绿色荧光粉LaGaO3∶Tb3+,Sn4+的制备及发光性能研究

稀土掺杂LaGaO3荧光粉因具有优良的发光性能、高的显色性和稳定性等优点而适合应用于场发射显示和LED器件中,其中,LaGaO3∶Tb^3+发光强度和色纯度高于商用Y2SiO5∶Ce^3+荧光粉。通过共掺Sn^4+提高LaGaO3∶Tb^3+荧光粉的发光性能使其更好地应用在白光LED中;利用高温固相法制备一系列LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+绿色荧光粉,并通过XRD和光致发光光谱分别对样品的晶体结构和发光性能进行表征。结果表明:掺杂Tb^3+和Sn^4+分别取代La^3+和Ga^3+进入到基质LaGaO3的晶体结构中,并未出现其他杂相,形成纯相的荧光粉。样品的激发光谱均由位于231,257和274 nm处的宽峰和位于300~500 nm锐利峰组成,其中,231和274 nm分别对应于Tb^3+的4f-5d自旋允许跃迁(LS,7F6→7DJ,ΔS=0)和自旋禁戒跃迁(7F6→9DJ,ΔS=1);257 nm归因于基质中GaO6基团自激活光学中心的跃迁;300~500 nm锐利峰归因于Tb^3+的f-f特征激发跃迁,如7F6→5H6,5H7,5L6,5L9,5L10,5G9和5D4。相对于LaGaO3∶Tb^3+,共掺Sn^4+主要提高Tb^3+的4f-4f特征激发跃迁强度,主激发峰由Tb^3+的f-d跃迁变为f-f跃迁。在380 nm光激发下,样品LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+的发射光谱均由Tb^3+的特征跃迁5D4→7F6(487和493 nm),5D4→7F5(545 nm),5D4→7F4(584和589 nm)和5D4→7F3(622 nm)组成,其中,以5D4→7F5跃迁为主。样品LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+的CIE色坐标分别位于绿色区域(0.2874,0.5459)和(0.2797,0.5761);荧光寿命分别为1.63和1.38 ms;色纯度分别为54.81%和62.67%。共掺Sn^4+不仅没有影响发射峰的位置,而且提高了发射强度(提高近一倍),改变样品的浓度猝灭机理,由双极子-双极子(d-d)相互作用转变为双极子-四极子(d-q)相互作用。LaGaO3∶Tb^3+和LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+中Tb^3+的最佳掺杂量分别为0.05和0.07;Sn^4+的最佳掺杂量为0.03,说明Sn^4+共掺提高Tb^3+的最佳掺杂量,有利于发光强度的提高。样品LaGaO3∶0.05Tb^3+和LaGaO3∶0.07Tb^3+,0.03Sn^4+的光视效能(LER)分别为464和485 lm·W-1;内量子效率分别为21.8%和39.2%。随着温度的升高,由于热猝灭,样品LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+的发光强度逐渐下降;但在140℃时,发光强度仍可保持70%以上;通过Arrhenian公式计算,热活化能ΔE为0.1690 eV,说明样品具有良好的稳定性。结果表明:LaGaO3∶Tb^3+,Sn^4+可作为绿色荧光粉实际应用于UV激发的白光LED器件中。

掺杂LaGaO3基电解质的Sr-、Mg-掺杂量与相结构的关系

Sr、Mg掺杂的LaGaO3是固体氧化物燃料电池(SOFCs)研制中具有应用前景的一种固体电解质材料。用固相反应法合成了不同Sr、Mg掺杂量的LaGaO3材料，通过室温XRD分析，发现2种第二相：LaSrGaO4、LaSrGa3O7，并画出了其相区结构图；显微结构研究表明，在Sr掺杂量一定的条件下，随Mg的掺杂量的增加，LaSrGa3O7相出现并呈现出长大的趋势；LSGM0510的组织中出现了棒状基体组织，随Mg掺杂量的增加，该组织逐渐消失。

LaGaO3:Sm3+,Sn4+荧光粉的制备及发光性能研究

通过高温固相反应制备LaGaO3:Sm^3+,Sn^4+橙红色荧光粉,并借助XRD和光致发光光谱分别对样品的晶体结构和发光性能进行分析.结果表明:掺杂Sm^3+和Sn^4+并没有改变基质LaGaO3的晶体结构.共掺Sn^4+可以明显提高Sm^3+的4f-4f激发和发射强度,其主激峰和主发射峰分别为408nm和598nm.Sm^3+和Sn^4+在基质LaGaO3中的最佳掺杂量分别为0.02和0.015.Sm^3+离子之间的双极子-双极子相互作用是导致LaGaO3:Sm^3+,Sn^4+发光强度浓度淬灭的主要原因.相对于LaGaO3:Sm^3+,样品LaGaO3:Sm^3+,Sn^4+更适合作为橙红色发光材料(0.5343,0.4623)应用于UV-LED器件中.

LaGaO_3基固体电解质在SOFC中的应用

对锶镁掺杂镓酸镧 (La0 .9Sr0 .1 Ga0 .8Mg0 .2 O2 .85,简写为LSGM 10 2 0 )固体电解质的电化学性能进行了初步研究 ,并测试了以之为电解质 ,Ni-CeO2 为阳极 ,La(Sr)MnO3为阴极的氢 -氧燃料电池 (SOFC)的伏安特性 .用能谱 (EDAX)分析了测试电池横截面各种元素的分布情况 .结果表明 :得到的LSGM 10 2 0电解质有较高的中温和高温离子电导率 ,在不同的温度范围氧离子迁移数均接近于 1.测试电池的最大输出功率密度和最大电流密度分别为 67.7mW·cm- 2 和 12 6.3mA·cm- 2 .EDAX结果显示 ,作为电解质主元素之一的Ga发生了从电解质到阴极的扩散过程 ,而作为阳极主成分之一的Ni也扩散到了电解质中 .电池材料组份之间的相互扩散过程可能是导致测试电池输出功率和电流密度偏低的主要原因 .可以认为 ,要使LSGM在SOFC中得到更广泛的应用 ,必须改善它的化学稳定性 .

晶体结构对LaGaO_3基固体电解质电性能的影响

用Raman光谱和直流四电极法分别研究了La0 .9Sr0 .1 Ga0 .9Mg0 .1 O2 .9(LSGM10 10 ) ,LaGa0 .8Mg0 .2 O2 .9(LGM 2 0 )和La0 .8Sr0 .2 GaO2 .9(LSG2 0 )的晶体结构和离子电导率。Raman分析显示LSGM 10 10和LGM 2 0具有对称性较高的菱方钙钛矿结构 ,而LSG2 0具有低对称性的斜方钙钛矿结构。电性能测试发现LSGM 10 10和LGM2 0有相近的离子电导率 ,而且都比LSG2 0在相同的温度下高近一个量级。结构分析发现在掺杂LaGaO3中高对称性的晶体结构有利于获得高的离子电导率。在光电子能谱 (XPS)

La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-α)的微乳液法合成及其质子导电性研究

采用微乳液法合成了La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_3-α的共沉淀前驱体,经初烧和烧结后制得La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_3-α陶瓷样品,TEM和SEM分析结果表明陶瓷样品具有良好的微观结构,XRD分析结果表明陶瓷样品已形成了单相的LaGaO_3钙钛矿斜方相结构。用气体浓差电池及气体的电化学透过等电化学实验方法对样品的导电性进行了表征和测试,结果表明该样品具有优良的质子导电性能。氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,离子迁移数为1;氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合得也较好,证明该样品在氢气气氛中是一个优良的质子导体。

LaGaO_3基氧离子导体的研究进展

综述了8年来LaGaO3基氧离子导体的发展,分析了掺杂对LaGaO3结构及导电性能的影响,总结了合成方法、应用,指出了存在的问题及解决问题的途径。

LaGaO_3及其掺杂材料的研究进展

掺杂LaGaO3材料在中温条件下显示出优异的氧离子导电性,在中低温燃料电池(SOFC)具有潜在的应用价值。介绍了掺杂LaGaO3材料的结构特点,综述了LaGaO3材料的晶体结构、热力学性质和相图的实验研究进展,重点介绍了关于LaGaO3晶体结构和性质的第一性原理研究进展,并对掺杂LaGaO3材料的研究进行展望。

LaGaO_3基固体电解质相变的Raman光谱研究

用Raman光谱研究了温度和掺杂物浓度对SrO和MgO掺杂LaGaO3固体电解质晶体结构的影响。结果表明 :增加掺杂物浓度以及升高温度都将增加LaGaO3本体结构的对称性。SrO/MgO复合掺杂和MgO单一掺杂的LaGaO3具有菱方钙钛矿结构 ,而单一掺杂SrO和未掺杂的LaGaO3具有斜方钙钛矿结构。在 15 0℃附近观察到了LaGaO3从斜方转变成赝三方结构的相变过程 ,而复合掺杂LaGaO3的结构对称性随温度的升高也有所增加。此外 ,在掺杂LaGaO3的Raman光谱中 ,在 5 2 0 ,75 0 ,810cm- 1 附近观察到了新的非本征吸收峰 。

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高和环境友好的新能源装置。综述了SOFC中固体电解质的研究进展，概述了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和以掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况。稳定的高离子电导率固体电解质的研制及其薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个主要途径。

LaGaO_3基固体电解质的研究进展

综述了具有较高氧离子电导率的掺杂钙钛矿型LaGaO3基固体电解质近年来的研究进展。总结了通过掺杂和制备工艺改进,提高电解质在离子导电性、机械性能和稳定性方面的新成果。

Sr、Mg掺杂LaGaO_3固体电解质材料的离子导电性研究

采用固态反应法制备了Sr、Mg掺杂的LaGaO3固体电解质材料,研究了不同Sr、 Mg掺杂量对LSGM材料的导电性的影响．结果表明,随Sr、Mg掺杂量的增加,LSGM材料的电导率开始增加,达到最大值后,逐步降低,LSGM1520和LSGM2015具有最高电导率, 此时材料由单一的立方相组成;LSGM材料的离子电导率随测试温度的升高而增加,ln(σT) 与l／T关系曲线呈现两段不同斜率的直线,交点温度为T*,当测试温度低于T*时,氧离子迁移激活能大于温度高于T*的激活能．

La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-α)陶瓷的质子导电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-α陶瓷样品,用XRD,DSC-TGA,SEM,交流阻抗谱,气体浓差电池及气体电化学透过等方法对样品的结构和性质进行了表征和测试.首次对该样品的质子导电性能进行了研究.该陶瓷样品具有良好的微观结构,相对密度达95.1%;氢浓差电池电动势的实测值与理论值吻合,离子迁移数为1;在干燥的氧气气氛中是一个纯的氧离子导体;氢的电化学透过速率的实测值与理论值吻合,证明该样品在氢气气氛中几乎是一个纯的质子导体,质子电导率在1000℃时高达0.14S·cm-1.

La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-α)在常压合成氨及燃料电池中的应用

首次以La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-α陶瓷样品为固体电解质,成功地进行了常压合成氨试验,氨气的最高产率达到1.87×10-9mol.s-1.cm-2,氢气的转化率为60%以上;还研究了该样品的氢-空气燃料电池输出性能,900℃时的最大输出电流密度为510 mA.cm-2,最大输出功率密度为140 mW.cm-2,具有良好的燃料电池输出性能.

燃料电池中的钙钛矿型固体电解质

综述了固体氧化物燃料电池中LaGaO_3基和Ba(Sr)CeO_3基钙钛矿型固体电解质的研究概况;分析了它们作为SOFC电解质的优势以及存在的问题;指出中、低温度下稳定的高离子电导率的固体电解质的研制开发及固体电解质的薄膜化研究是降低SOFC作温度的两个重要途径。

Sr,Mg和Fe/Co复合掺杂对LaGaO_3固体电解质电性能影响

采用固相反应法合成碱土金属Sr,Mg与过渡金属Fe或Co复合掺杂的LaGaO_3基氧化物LSGMC和LSGMF。通过TG/DTA研究LSGMC和LSGMF的形成过程。采用直流四端子法测量样品的电导率。利用EDS和XRD等技术分析样品的微区成分和物相结构等。结果表明LSGMC和LSGMF经1400℃烧结,获得单一正交钙钛矿结构,合成的LSGMC和LSGMF为氧离子导体;在400～850℃区间电导率与温度的关系符合Arrhenius方程;在相同温度下,Sr,Mg和Fe或Co共同复合掺杂氧化物LSGMC和LSGMF有较高的离子电导率,说明少量过渡金属Fe或Co的掺杂,有利于提高离子电导率。

燃料电池用镓酸镧基电解质的研究进展

掺杂锶离子(Sr^(2+))、镁离子(Mg^(2+))等阳离子的镓酸镧(LaGaO_3)基电解质能广泛应用于多种电化学装置系统中。分别从结构与导电原理、制备方法、电导率及燃料电池应用4个方面综述了燃料电池用LaGaO_3基电解质的研究进展。着重阐述了高温固相法、溶胶-凝胶法、柠檬酸-硝酸盐燃烧法在制备LaGaO_3基电解质方面的最新研究成果,以及LaGaO_3基电解质作为一种优良的中温离子导体,在燃料电池中的应用。

La_(1-x)Sr_xGa_(1-y)Mg_yO_(3-0.5(x+y))固体电解质材料的相组成和离子导电性研究

不同Sr掺杂量(x)、Mg掺杂量(y)的LaGaO3材料采用固态反应法制备,用XRD进行材料相分析,用交流阻抗法研究了离子导电性。结果表明,不同Sr、Mg掺杂量的LaGaO3材料可由单一的立方相组成,也可由立方相和第二相组成,主要取决于Sr、Mg掺杂量;随x或y的增加,离子电导率σ开始增加,达到极大值后,逐步减小。当x=0.15,y=0.20或x=0.20,y=0.15时具有最高的离子电导率,σ可达到0.148S/cm;随测试温度的升高,离子电导率σ增加;ln(σT)与1/T曲线由两段不同斜率的直线组成;在较低温度下,氧空位扩散的激活能较高。

掺杂LaGaO_3中温固体氧化物燃料电池电解质

叙述了掺杂LaGaO3 (LSGM )作为优良的中温SOFC电解质的研究现状。在 80 0℃左右 ,10 -16≤PO2 ≤ 10 5Pa氧分压范围内 ,LSGM几乎是单纯的氧离子导体 ,具有较高的电导率 ,σ大于或等于0 1S/cm ,而且长期保持稳定。在LSGM中掺杂少量低价金属阳离子 ,可望提高LSGM的电导率。LSGM存在的主要问题是Ga的蒸发。LSGM粉末的制备方法主要有 3种 :固态反应法、尿素法和Sol gel法。

Ni-Fe-LSGMC8.5复合阳极的研究

制备并表征了Ni-Fe-LSGMC8.5复合阳极,电极中的n(Ni)∶n(Fe)分别为9∶1、8∶2、7∶3和5∶5。结果表明:复合阳极中的Ni和Fe以合金的形式存在,Fe含量的增加促进了电极的烧结,同时改变了电极/电解质界面的微观结构。当电极中的n(Ni)∶n(Fe)为8∶2和7∶3时,电极具有最高的电化学活性以及最小的欧姆电阻。当阳极中的n(Ni)∶n(Fe)为8∶2时,组成的Ni-Fe-LSGMC8.5|LSGMC5|SSC-LSGMC5电池在800℃、750℃、700℃和650℃下,最大功率密度分别达到1.20W/cm2、0.92 W/cm2、0.60 W/cm2和0.39 W/cm2。