Sm3Ti2O7的制备、结构与电学性质研究

稀土和过渡金属、稀有金属的复合氧化物由于具有有趣的热学、电学、光学、磁学、催化等性质,日益引起人们的注意.近十年来,对稀土复合氧化物做了许多工作.自从发现EuO具有磁光效应以来,对含有Eu的复合氧化物的性质研究已成为许多研究者的课题.McCarthy等试图按照制备EuTi的方法,利用金属钛还原Sm为Sm以制备SmTiO没有成功.本文报道采用金属钐做还原剂制得了SmTiO以及它的结构与电学性质的研究.实验试剂SmO,纯度99.9%;TiO,光谱纯,都为上海跃龙化工厂产品.金属钐,纯度99.5%,湖南长沙冶金研究所产品.测试方法X射线衍射结构分析用日本理学2037型衍射仪测试.衍射条件:CuK,

溶胶-凝胶法制备掺Sm^(3+)的SiO_2玻璃的结构及发光性能

利用溶胶 -凝胶技术制备了掺不同量Sm3+和不同退火温度下的SiO2 凝胶和玻璃 ,通过三维荧光光谱、激发光谱、发射光谱的测试 ,确定了Sm3+在SiO2 凝胶玻璃中的最佳激发波长为 360nm ,最强发射波长为 610nm ,激发光谱的峰位置在 360、393、4 64nm处 ,发射光谱的峰位置在 578、591、595、610、732nm处 ,分别归属于4 G5/2 —6H5/2 、4 G5/2 —6H7/2 、4 G5/2 —6H11/2 跃迁 ,并证明当掺杂量达到 1.15%时 ,Sm3+的发光最强 ,当Sm3+的掺杂量超过 1.15%时 ,发生浓度猝灭效应。

凝胶-燃烧-熔盐法制备Ca_(2-x)Al_2SiO_7∶Dy_x^(3+)白光荧光粉

采用凝胶-燃烧-熔盐法合成了Ca2-xAl2SiO7∶Dy3+x(x=0.01、0.02、0.03、0.04、0.05)白光荧光粉,探讨了Dy3+的掺杂量对荧光粉发光性能的影响,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对样品进行了测试表征。结果表明:所得Ca1.97Al2SiO7∶Dy3+0.03样品为四方钙铝黄长石结构,平均粒径在0.9~1μm之间;该样品的激发光谱由一组尖锐的激发峰组成,对应于Dy3+的6H15/2→6P3/2(321 nm)、6H15/2→6P7/2(345 nm)、6H15/2→6P5/2(363nm)、6H15/2→4F7/2(384 nm)、6H15/2→4G11/2(425 nm)、6H15/2→4I15/2(452 nm)和6H15/2→4F9/2(470 nm)跃迁,发射光谱由位于477 nm的蓝光发射和580 nm的黄光发射组成,对应于Dy3+的4F9/2→6H15/2(477 nm)和4F9/2→6H13/2(580nm)跃迁,其CIE1931色坐标为(x=0.3017,y=0.3011),接近于理想的白光(x=0.333,y=0.333);当Dy3+掺杂量大于0.03时出现浓度猝灭,这主要是电偶极-电偶极的相互作用引起的。

Zn_2SiO_4(ZnB_2O_4):Mn^(2+),Sm^(3+)发光材料的制备与荧光性能

使用高温固相法首次合成了Zn2SiO4(ZnB2O4)∶Mn2+,Sm3+发光材料,探讨了烧结温度、Sm3+含量对样品荧光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、荧光光谱等分析手段对Zn2SiO4(ZnB2O4)∶Mn2+,Sm3+粉末的结构、发光性能进行了表征。确定了该荧光材料的最佳合成条件,离子掺杂浓度等。实验结果表明:组成为Zn2SiO4(ZnB2O4)∶1.2%Mn2+,8%Sm3+的样品在950℃还原气氛下烧结,发光强度最高;反应生成的ZnB2O4和掺杂Sm3+可以大幅提高材料发光强度。

Na_2SrP_2O_7∶Sm^(3+)橙色荧光粉的制备与发光性能的研究

利用稀土离子Sm3+作为激活剂,采用传统的高温固相法制备了Na2Sr P2O7∶χSm3+(χ=0.02mol%)橙色荧光粉。用扫描电镜、X射线衍射仪和荧光分光光度计对粉体的表面形貌、晶体结构和荧光光谱进行了表征。XRD分析和荧光光谱分析得出:最佳的烧结温度为700℃。该荧光粉能够被404 nm光高效激发,发射光谱在可见光区呈三峰发射,峰值位于564 nm、603 nm、647 nm,其最强发射峰位于603 nm处,对应于Sm3+的4G5/2→6H7/2特征发射。设定发射波长为603 nm,得到荧光粉的激发光谱为一个主峰位于404 nm的宽带激发峰,表明该荧光粉可被紫外光和近紫外光有效地激发。研究了Sm3+掺杂浓度和助熔剂NH4Cl含量对Na2Sr P2O7∶Sm3+橙色荧光粉荧光性能的影响,得出Sm3+的最佳掺杂量为2mol%。3wt%的助熔剂NH4Cl有利于荧光粉颗粒的分散,减小平均粒径,改善晶粒形貌,提高荧光粉的相对发光强度,还能降低制备所需的温度。

12CaO·7Al_2O_3和γ-2CaO·SiO_2混合物相的合成和溶出性能研究

本文研究了CaO的加入量、合成温度、保温时间和出炉温度对合成产物物相的影响,结果发现:当CaO∶Al2O3∶SiO2为2.38∶1∶0.77,合成温度1500℃,保温时间30min和出炉温度100℃时可获得只含有12CaO.7Al2O3和γ-2CaO.SiO2且氧化铝溶出性能较好的物料。采用二次回归正交试验法对该物料进行了溶出性能的研究,详细考察了其受碳钠浓度、氧化铝浓度、溶出温度、溶出时间和液固比的影响规律,得到的回归方程在0.01水平上高度显著,且方程回归值与试验值的相对误差不超过3%,回归方程的数学表达式为:氧化铝溶出率Y=-3.094×10-5NC2-4.049×10-5tT+5.853×10-3NC+3.192×10-3t+4.888×10-3T+5.183×10-2L/S-5.99×10-3。

H3PW6Mo6O40／SiO2催化合成7-羟基4-甲基香豆素

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅负载磷钨钼杂多酸催化剂H3PW6Mo6O40/SiO2,该催化剂制备的适宜条件是:m(H3PW6Mo6O40)∶m(SiO2)=40%,煅烧温度150℃,活化时间3 h。以二氧化硅负载磷钨钼酸为催化剂,在无溶剂条件下由间苯二酚和乙酰乙酸乙酯为原料进行Pechmann反应合成7-羟基-4-甲基香豆素。考察了反应物间苯二酚与乙酰乙酸乙酯摩尔比,催化剂用量,反应温度,反应时间等因素对收率的影响,并对反应条件进行优化。结果表明,在间苯二酚与乙酰乙酸乙酯的摩尔比为1∶1.5(其中间苯二酚为0.1mol),反应时间为16 h,H3PW6Mo6O40/SiO2的用量为1.3 g,在油浴加热120℃左右的优化条件下,7-羟基-4-甲基香豆素的收率可达86.1%。

掺杂TEOS的YAG透明陶瓷相转变、烧结及微观组织

分别添加0.3%～3.0%(质量分数)的正硅酸乙酯(TEOS)为烧结助剂,利用液相烧结合成钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)透明陶瓷。结果表明:液相生成是一种动态过程,最低形成温度约为1400℃。烧结体相对密度随着烧结温度的升高而明显增大,且烧结助剂对致密化过程的促进作用与其含量有关。当w(TEOS)≤0.5%时,TEOS能够更明显地促进烧结,TEOS含量对真空烧结后烧结体内残留硅酸盐相的数量、分布和显微结构产生很大的影响。当w(TEOS)≤0.5%时,Y2Si2O7与Al2O3·SiO2(MUL)固溶于YAG晶粒内,晶界处没有残留第二相;当w(TEOS)为2%和3%时,过量的Y2Si2O7与MUL在晶界析出而成为散射源,严重损害陶瓷的光学性能。

CrO_3/SiO_2固载氧化剂对脱氢枞胺衍生物B环的氧化

以硅胶作载体,制备了负载型CrO3/SiO2固载氧化剂,研究了CrO3/SiO2氧化剂对N-苯甲酰基脱氢枞胺定向氧化制备N-苯甲酰基脱氢枞胺-7-酮的反应特征,考察了溶剂种类、溶剂量、反应温度、CrO3负载量及氧化剂用量对产率的影响。结果表明,采用负载量为2 mmol/g的CrO3/SiO2固载氧化剂,氧化剂与N-苯甲酰基脱氢枞胺物质量之比为2∶1,以50 mL环己烷为溶剂,回流温度(80.7℃)下搅拌反应8 h,可将1 g(2.57 mmol)N-苯甲酰基脱氢枞胺氧化成N-苯甲酰基脱氢枞胺-7-酮,产率为60%。该氧化剂具有制备简单,可应用于各种烯丙位氧化的特点,且氧化选择性和产物得率相对较高,反应操作简单,提纯方便。

Ce^(3+)掺杂斜长石Ca_2Al_2SiO_7的制备及发光性质研究

Ca2Al2SiO7属于斜长石类的钙铝硅酸盐矿物,和一般的氧化物发光材料基质相比,该种硅酸盐是一种稳定性更好、性能更优良的基质材料。文章通过高温固相反应成功合成了掺杂Ce3+的Ca2Al2SiO7荧光粉,并通过X射线衍射、稳态/瞬态荧光光谱仪对Ca2Al2SiO7:Ce3+荧光粉的性能进行了表征。结果表明,该荧光粉的晶体结构稳定;在362 nm紫外光激发下发出波峰位于406 nm处的强烈蓝紫色荧光,其最佳掺杂浓度为2 wt%,并发现量子效率高达95%,符合商用标准。

(Sm0.33Eu0.33Gd0.33)Ba2Cu3O7-δ超导体磁通钉扎力的标定

用振动样品磁强计测量了熔融织构(Sm0.33Eu0.33Gd0.33)Ba2Cu3O7-δ+40mol%(SmEuGd)2BaCuO5超导体从65K到87K的等温磁滞回线,外加磁场平行于样品的c-轴,最高达到8T。所有的临界电流密度曲线都显示出第二峰效应。磁通钉扎力Fp不能由一个单一的函数进行标定,结果表明,有两种不同的钉扎机制在超导体中共同作用,一种是由于RE-Ba和RE-RE交换所引起的△Tc型钉扎中心,它主要在高场时起作用,负责样品的第二峰效应,另一种是其中含有(SmEuGd)211粒子所引起的正常相面和点钉扎,它随着磁场的增加很快降为零。

溶胶-凝胶法引入ZnO-2B_2O_3-7SiO_2玻璃对BaO-Sm_2O_3-4TiO_2陶瓷性能的影响

采用固相反应法合成BaO-Sm2O3-4TiO2(BST)陶瓷粉体。系统研究了溶胶-凝胶法引入ZnO-2B2O3-7SiO2(ZBS)玻璃对BST陶瓷烧结特性、物相组成、微观形貌及介电性能的影响。结果表明,添加ZBS玻璃的陶瓷试样主晶相仍为类钙钛矿钨青铜结构的BaSm2Ti4O12,次晶相为Sm2Ti2O7。通过溶胶-凝胶法添加6%(质量分数)的ZBS玻璃,可使BST陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1050℃,在1050℃烧结3h所得BST陶瓷介电性能优良:εr=60.17,tanδ=0.004,τf=-7.9×10-6/℃。

12CaO·7Al_2O_3/5CaO·3Al_2O_3∶Sm^(3+)新型红色荧光粉的制备及发光性质

采用自蔓延燃烧法制备了不同Sm3+掺杂浓度的12CaO·7Al2O3(C12A7∶x%Sm3+)荧光粉。在404nm近紫外光激发下,观察到了位于565,599,648 nm附近的3个光发射峰,分别归属于Sm3+的4G5/2→6HJ/2(J=5,7,9)能级跃迁。随着Sm3+掺杂浓度增加,红光发射强度呈现了先增大后减小的规律,优化的Sm3+掺杂摩尔分数为1.5%,发光的浓度猝灭效应可归因于Sm3+之间发生了交叉弛豫过程。采取混相策略,通过降低初始粉体的煅烧温度至900℃获得了12CaO·7Al2O3/5CaO·3Al2O3:1.5%Sm3+(C12A7/C5A3∶Sm3+)混相荧光粉,进一步提高了红光发射强度。利用变温光致发光谱计算得到混相样品的热激活能约为200 meV,结果表明该混相荧光粉具有良好的热稳定性。

溶胶-凝胶法合成白色Sr2Al2SiO7：Ce^3＋，Tb^3＋磷光体的研究

研究溶胶-凝胶法合成Sr2Al2SiO7：Ce^3＋，Tb^3＋白色长余辉发光材料。用X射线粉末衍射鉴定Sr2Al2SiO7晶型结构的形成。通过扫描电镜照片可以观察到合成粉体的微观结构，是由0．5-11μm烧结良好的规则颗粒组成。荧光分光光度测定了光谱特性。Ce^3＋，Tb^3＋共激活的Sr2Al2SiO7白色长余辉材料有4个发射光谱，其中包括：在414nm Ce^3＋的特征光谱和在482，543和588nm Tb^3＋的特征光谱。通过改变激活离子的组成可以观察到Tb^3＋和Ce^3＋之间的能量转移。溶胶-凝胶法合成的磷光体形成晶相更加完全，颗粒直径小、粉体松散，具有更强的发光起始强度和更优异的余辉性能。

Dy^(3+),Sm^(3+)共掺杂Ca_2A1[AlSiO_7]荧光粉的发光性质研究

采用高温固相反应法合成了一系列Dy^(3+)、Sm^(3+)单掺杂和共掺杂铝方柱石发光材料,详细地研究了Dy^(3+)、Sm^(3+)掺杂对铝方柱石的结构和发光性质的影响。XRD结果表明Dy^(3+)、Sm^(3+)离子单掺杂和共掺杂样品均形成了单相的铝方柱石结构化合物,并没有改变基质的晶体结构。发光光谱表明,通过调节Dy^(3+)、Sm^(3+)离子的掺杂比例,发光颜色可实现从黄色到黄白色的可控调节。此外,发射和激发光谱表明,Dy^(3+)与Sm^(3+)离子之间存在有效的光谱重叠,暗示着Dy^(3+)→Sm^(3+)的能量传递。荧光寿命衰减结果进一步证实Dy^(3+)与Sm^(3+)离子之间是一种无辐射共振能量传递方式。

7A55铝基表面微区等离子烧结复合陶瓷涂层的工艺与机理

目的通过优化电解液配方和电参数输出模式,得到改性微弧氧化新工艺,制备出综合性能优良的SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层。方法采用碱性硅酸盐体系电解液为诱发起弧剂,加入80~150 mL/L的碱性硅溶胶溶液和60~80 g/L蔗糖等成分为辅助添加剂,同时在电参数中加入负电参数,在7A55铝合金基体表面完成了SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层的制备。采用SEM和EDS等测试方法分析了复合陶瓷的微观形貌和组成元素,并与制备单一Al2O3陶瓷涂层的微弧氧化工艺进行对比,分析新工艺的成膜机理。结果改性新工艺能够在7A55铝合金基体表面制备出SiO2-Al2O3复合陶瓷涂层,厚度达到100μm以上,其制备效率相比微弧氧化制备单一Al2O3陶瓷涂层提高了2~3倍。复合陶瓷涂层由表及里,Al2O3含量增加,SiO2含量减少,表面呈致密的球形颗粒状,没有单一Al2O3陶瓷涂层的微裂纹和大量烧蚀孔洞。新工艺除了微区放电形成微区等离子弧烧结,得到Al2O3陶瓷涂层外,还有SiO2的吸附沉积,为吸附与烧结综合作用过程。结论加入含纳米SiO2的碱性硅溶胶等成分改性电解液,有利于改善陶瓷涂层结构,提高致密性。

BBS掺杂的Ca_(0.3)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_(0.7)TiO_3微波介质陶瓷的中温烧结研究

采用传统电子陶瓷制备工艺,以42BaO-45B2O3-13SiO(2BBS)玻璃为烧结助剂,制备了可以中温烧结的Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷,对陶瓷的晶相组成、烧结性能及微波介电性能进行了系统研究。结果表明:通过液相烧结,BBS玻璃能有效降低Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3陶瓷的烧结温度,由1300℃降低至1000℃。XRD结果显示陶瓷主晶相为斜方钙钛矿,没有发现杂相。随着BBS添加量的增大,陶瓷的介电常数,品质因素以及频率温度系数均呈下降趋势,当BBS的添加量为10wt%时,1000℃下保温5h烧结的陶瓷的致密度、体积密度以及介电常数达到最大值,并具有良好的微波介电性能:εr=62.5,Qf=1019GHz,τf=21.6ppm/℃。

Sr_(2-x-y)Al_2SiO_7∶x%Sm^(3+),y%Li^+荧光粉的合成与发光特性研究

硅铝酸盐由于其化学性质稳定、原材料易得,是发光材料的一种有效基质,所以受到广泛关注。其中,硅铝酸锶(Sr_2Al_2SiO_7)属于四方晶系,具有稳定的晶体学结构。Sm^(3+)作为一种常用的激活剂,其特征峰在波段300～750 nm内都有分布,有些特征激发峰位于近紫外光区,在近紫外区有强的吸收。因此,以Sr_2Al_2SiO_7为基质、 Sm^(3+)为激活剂可以制备出符合LED要求的红色荧光粉。本工作采用高温固相法合成一系列Sr_(2-x-y)Al_2SiO_7∶x%Sm^(3+),y%Li^+荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、光致荧光光谱(PL)、绝对量子效率测量系统对样品的晶体结构、发光特性以及内量子效率进行表征和测量,并且对样品的XRD进行精修,色纯度计算。结果表明:合成样品均为单相Sr_2Al_2SiO_7,掺杂Sm^(3+)和电荷补偿剂Li^+后,没有引起相变。相对于其他阳离子Sm^(3+)(r=1.079Å)、 Li^+(r=0.920Å)的半径与Sr^(2+)(r=1.260Å)半径最为相近,因此更容易替代Sr^(2+)的格位,并且两种离子半径比Sr^(2+)小而使得样品晶体结构参数a,b,c和v逐渐减小。样品的最佳激发峰在403 nm处,相比于Ca_3Y_2(Si_3O_9)_2∶Sm^(3+)的激发峰出现了3 nm蓝移,表明样品在近紫外光下有较强的吸收,这种长紫外波长的光有利于在照明领域的应用。在403 nm近紫外光激发下,可以看出,在500～750 nm范围内, Sm^(3+)的发射峰位于564 nm(~4G_(5/2)→~6H_(5/2)), 601 nm(~4G_(5/2)→~6H_(7/2)), 648 nm(~4G_(5/2)→~6H_(9/2))和713 nm(~4G_(5/2)→~6H_(11/2)),其中601 nm发射峰强度最大,使样品呈现强烈的橙红色光。发射峰在607与618 nm处出现劈裂现象,是因为晶体场的相互作用引起了能级劈裂。单掺Sm^(3+)的发射光谱强度随着浓度的增加先增大后减小,当掺杂浓度为2%时发光强度最大。利用Blasse提出的能量传递临界距离公式,计算得出临界距离R_C≈19.734Å,从而说明了浓度猝灭原因是Sm^(3+)之间的多级相互作用。根据Dexter理论,计算出多极相互作用函数θ≈6,表明Sr_(2-x)Al_2SiO_7∶x%Sm^(3+)的浓度猝灭机理是电偶极-电偶极(d-d)相互作用。为进一步提高发光强度,掺杂了电荷补偿剂Li^+,使晶体内部电荷达到平衡。实验结果表明, Li^+最佳掺杂浓度为2%,与未加入电荷补偿剂相比,发光强度提高了2倍并测试其内量子效率为43.6%。荧光粉色坐标均在(0.60, 0.39)附近,位于橙红色区域,具有较高色纯度(约92.2%)。该荧光粉在三基色白光LED中的红色成分有应用潜力。

稀土Sm_2O_3和有序介孔SiO_2复合改性NaAlH_4储氢性能的研究

以机械球磨为制备方法,利用Sievert等容法吸放氢性能测试法系统地研究了有序介孔SiO2和Sm2O3复合改性NaAlH4体系的储氢性能。并利用XRD、FESEM和HRTEM来表征体系的物相和微观结构。结果表明,Sm2O3单掺杂可以改善NaAlH4的脱氢性能,4h时NaAlH4-Sm2O3体系的放氢量约为3.6%,而有序介孔SiO2和Sm2O3复合掺杂改性NaAlH4体系4h时的放氢量达到4.3%,且循环吸放氢性能得到加强。同时对有序介孔SiO2和Sm2O3对NaAlH4体系的改性机理进行了探讨。

Sol-gel processed Ce^(3+), Tb^(3+) codoped white emitting phosphors in Sr_2Al_2SiO_7

Sr2Al2SiO7：Ce^3＋, Tb^3＋ white emitting phosphors were fabricated using the sol-gel method. X-Ray Powder Diffraction （XRD） analysis confirmed the formation of Sr2Al2SiO7：Ce^3＋, Tb^3＋. Scanning Electron Microscopy （SEM） observation indicated that the microstructure of the phosphor consisted of regular fine grains with an average size of about 0.5-1 μm. Luminescence properties were analyzed by measuring the photoluminescence spectra. The Ce^3＋, Tb^3＋-codoped Sr2Al2SiO7 phosphors showed four main emission peaks： one at 414 nm for Ce^3＋ and three at 482, 543, and 588 nm for Tb^3＋. The emission spectra of the samples with different doping concentrations showed that the Tb^3＋ emission was dominant because of the persistent energy transfer from Ce^3＋. The decay characteristic was better than that prepared by the solid-state process in the comparable condition. The codoped phosphor displayed long persistent white phosphorescence.