固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

溶胶-凝胶法制备Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)白光发射荧光粉及其性能

通过溶胶-凝胶法制备了具有白光发射的Gd_(4)Ga_(2)O_(9):x%Dy^(3+)荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等对产物的物相结构、形貌、组分和光学性能进行研究,并分析了Dy^(3+)掺杂量对样品的影响。XRD结果表明,所制备的样品为Dy^(3+)掺杂的Gd_(4)Ga_(2)O_(9)单斜晶体和少量Ga_(2)O_(3)杂质相的混合物。紫外-可见漫反射光谱结果表明制备的Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)晶体是一种光学带隙为5.29 eV的直接带隙半导体。荧光检测结果表明Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)荧光粉可被属于Gd^(3+)激发带的275 nm紫外光有效激发,并在490 nm和575 nm附近分别发射出属于Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁的蓝色和黄色的强烈光,证实在Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)样品中存在显著的由Gd^(3+)到Dy^(3+)的能量传递发光现象。同时,对其发光机制进行了讨论。样品的发光强度随着Dy^(3+)掺杂量的变化而变化,同时影响着样品的发光颜色,Dy^(3+)掺杂量为1.5%和2%时制备的荧光粉可在紫外光激发下分别发射出CIE色坐标为(0.3362,0.3512)和(0.3381,0.3523)、相关色温为5340 K和5263 K的白色光。研究结果表明Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)是一种潜在的紫外光激发白光发射荧光材料。

利用NH_4Cl提高Li_2SrSiO_4:Dy^(3+)的发光性能

本文研究了NH4Cl助熔剂对Li2SrSiO4:1%Dy3+晶体结构、形貌、发光强度和色坐标的影响,并对其作用机理进行了探讨。研究表明,加入2%NH4Cl可以改变Li2SrSiO4:1%Dy3+的反应过程,形成适量液相,抑制杂相的产生并形成表面光滑的球形颗粒。加入2%NH4Cl,Li2SrSiO4:1%Dy3+发光强度提高了110%,色坐标(0.262,0.293)位于白光区域。

具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料的光学-催化行为研究

为促进环境友好型光催化技术的应用推广,通过热解聚合方式将g-C3N4负载于多孔Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)蓝色长余辉荧光粉上,制备具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料。首次采用累积污染物降解效率等一系列指标评价材料在光照及暗态下综合去除污染物效果。通过微观表征手段和NO去除试验研究了单组分复配质量比对复合材料的光学及催化性能的影响。结果表明,g-C_(3)N_(4)的复合对Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的荧光强度和余辉性能产生了不利影响;但光照下,提高的光生载流子分离效率和光吸收能力使复合材料的光催化活性增强;暗态下,内在光源Sr_(2)MgSi_(2)O^(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的存在赋予了复合材料持续去除NO的能力,该能力的持续时间与余辉亮度、光催化活性有关。本研究有助于推动持续活性光催化体系的发展。

荧光粉Li_2SrSiO_4:Dy^(3+),Eu^(3+)的阴极射线发光性能研究

通过高温固相法制备Li2Sr Si O4:Dy3+,Eu3+荧光粉,采用X-射线粉末衍射(XRD)和阴极射线光谱分别对其物相、阴极射线发光性能进行研究,并研究Dy3+离子掺杂量对其发光性能的影响.结果表明,Dy3+和Eu3+均作为发光中心进入到Li2Sr Si O4的晶格中并未改变其晶格结构;在0.5~5 k V的电子束激发下,发射光谱主要由Dy3+和Eu3+的f-f特征跃迁组成;随着Dy3+掺杂量的增加,Dy3+的发射强度先增强后减弱,说明存在浓度猝灭,而Eu3+的发射强度有所提高,说明Dy3+对Eu3+有一定的敏化作用;Dy3+的最佳掺杂量为0.15;随着电压和电流的增加,样品的发光强度逐渐提高.

白光LED用新型红色荧光粉Li_2SrSiO_4:Eu^(3+)的合成及性质

以金属硝酸盐为原料,正硅酸乙酯为硅源,采用凝胶-燃烧法合成了新型红色荧光粉Li2SrSiO4:Eu3+,用红外分光光度计、X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计等手段研究了该荧光粉的形成过程、结构及发光性能。结果表明:凝胶燃烧所得前驱物在700℃焙烧3h即得目标产物Li2SrSiO4:Eu3+,其晶体结构属六方晶系,空间群为P3121,晶胞参数:a=0.5012nm,c=1.2360nm;激发光谱为一宽带,最大激发峰位于396nm处;最强的发射峰位于618nm处,是典型的Eu3+的5D0→7F2跃迁导致的;当Eu3+掺杂摩尔分数x在0.04~0.24的范围内时,随Eu3+浓度的增加,发光强度逐渐增强,无浓度猝灭现象发生。由于该荧光粉能够有效吸收396nm附近的近紫外光,因此适合做350~410nm InGaN管芯激发的白光发光二极管用高亮度红色荧光粉。

绿光SrAl_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)到近红外光LiGa_5O_8∶Cr^(3+)的余辉能量传递及近红外余辉增强

相较于蓝绿光长余辉材料,近红光长余辉材料不仅种类少,其性能也相对较差。本文探索基于余辉能量传递的机理,实现将绿光长余辉材料Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)的余辉能量传递给近红外光长余辉材料Li Ga_5O_8∶Cr^(3+),以此来增强Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉性能。实验首先采用高温固相法分别合成Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)和LiGa_5O_8∶Cr^(3+),然后再按不同的质量比例混合均匀,最后测试混合材料的余辉光谱性能。实验结果表明,与Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)混合后,来自于Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的718 nm近红外余辉增强;不同比例下混合后Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉光谱增强效果不一,其中两者比例为1∶1时,能量传递效率最佳,Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉最强。最后在监测Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉718 nm的热释曲线中呈现了明显的Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)的热释峰,是两者之间存在能量传递的重要证据。该结果阐明了两种长余辉材料间余辉能量传递的可行性,为改善近红外长余辉材料余辉性能提供了一种有潜力的方法。

Li_2CaSiO_4:Dy^(3+)发光性能研究

Dy3+掺杂浓度对Li2CaSiO4:Dy3+发光强度、色坐标、衰减行为的影响进行了系统研究。结果表明Li2CaSiO4:Dy3+能被近紫外光有效激发,产生Dy3+特征的蓝光和黄光;Dy3+最优掺杂浓度为2.5%,衰减寿命为0.78 ms;色坐标CIE位于白光区域;Li2CaSiO4:Dy3+是一种潜在的白光LED用荧光粉。

Dy^(3+)及Ca^(2+)-Ge^(4+)联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代的钇铁石榴石铁氧体,考察Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Dy^(3+)取代24c位的Y^(3+),对样品显微结构、饱和磁化强度、电阻率和介电损耗无明显影响。随着Dy^(3+)取代量的增加,自旋波线宽从8.9 Oe提高到28.5 Oe。为了降低材料的损耗,采用适量的Ca^(2+)-Ge^(4+)取代24c位的Y^(3+)和24d位的Fe^(3+),铁磁共振线宽从162 Oe减小到102 Oe,自旋波线宽从15.3 Oe增大到22.5 Oe。此外,Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对石榴石铁氧体的介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。

Li_2CaSiO_4:Dy^(3+)温度稳定性研究

Li2CaSiO4:1%Dy3+发光材料在2500C时的发光强度为室温的62%,加入NH4F助熔剂,不仅提高了Li2CaSiO4:1%Dy3+在常温时的发光强度,2500C时的发光强度也提高到85%。通过红外光谱(FITR)、扫描电镜(SEM)、衰减行为和发光光谱(PL)检测,分析了NH4F提高Li2CaSiO4:1%Dy3+热稳定性的机理。

溶胶-凝胶法合成SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)发光材料及其影响因素

SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)是商用的绿光长余辉发光材料,在许多领域具有实际的应用。本文采用溶胶-凝胶法制备SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料,通过控制变量法指导学生分析铝/锶投料比、铝/尿素投料比和煅烧气氛等几个关键因素对SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)的发光性质和氧化还原性质的影响。SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的溶胶-凝胶法的最佳合成条件是化工生产的重要参数,本教学工作有助于培养学生的科学研究的思路和实验操作能力,研究工作也为优化SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的品质和发光性能提供重要的参考意义。

凝胶-燃烧法合成LiLa(MoO_4)_2:Dy^(3+)黄色荧光粉

采用凝胶-燃烧法合成了LiLa(MoO_4)_2:Dy^(3+)黄色荧光粉,借助XRD、FE-SEM、荧光光谱仪对样品的晶体结构、形貌、发光特性等进行了分析。结果表明:所得LiLa(MoO_4)_2:Dy^(3+)样品为四方白钨矿型结构,平均粒径为500 nm左右;样品的发射光谱由位于486 nm较强的蓝光发射、574 nm很强的黄光发射和662 nm较弱的红光发射组成,CIE1931色坐标为(0.3848,0.4341),位于黄光区;Dy^(3+)最佳掺杂量为x=0.025 mol;柠檬酸的最佳加入量为n(NO-3)/n(C6H8O7)=3.0;最佳点火温度为650℃。

红色长余辉材料Mg_2SiO_4∶Dy^(3+),Mn^(2+)的制备及发光特性

用高温固相法制备了长余辉发光材料Mg2SiO4∶Dy3+,Mn2+,对这种材料的红色长余辉性质进行了研究。对以不同掺杂浓度单掺杂Mn2+、单掺杂Dy3+以及双掺杂Dy3+,Mn2+的Mg2SiO4体系,通过在紫外激发下的发射光谱及其激发光谱的研究,确认了在双掺杂体系中,峰值为660 nm的发光带对应着Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁,Mn2+为主要发光中心。Mn2+的660 nm发射的激发谱分布很宽,样品在近紫外和可见光区都有良好的吸收,长波边可达600 nm,是这种材料的一个显著优点。还研究了双掺杂体系中Dy3+对Mn2+的660 nm发光带的敏化作用。另外,通过对单掺杂、双掺杂体系热释光曲线的比较,揭示了双掺杂体系中Dy3+的陷阱作用。

SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉光致发光材料的固相反应法合成与特性

采用高温固相反应法,在还原气氛下制备了掺稀土离子Eu2+和Dy3+的铝酸锶长余辉光致发光材料。XRD研究表明,所制备的铝酸盐具备SrAl2O4的晶体结构。SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的发光光谱是中心位于520nm的带状谱,激发峰波长范围位于300nm～500nm,发光余辉可持续12h以上。研究了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料的耐温性和耐水性,结果表明,随热处理温度升高,发光亮度下降;水浸使发光材料与水反应生成水化物,使发光性能下降。

新型锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的合成及其性能

以LiOH.H2O、V2O5和NH4H2PO4为原料,C为还原剂,采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)。考察了合成温度等条件对产物组成和晶相的影响。结果表明:随着焙烧温度的升高,杂相的衍射峰相对强度逐渐减弱,当煅烧温度达到800℃时,杂相衍射峰消失,所得样品为纯相的Li3V2(PO4)3样品;按Li、V、P的摩尔比为3∶2∶3将原料在800℃下焙烧24h,合成得到正极材料。该材料在0.1C充放电制度下,首次充电比容量达到135mA.h/g,首次放电比容量130mA.h/g,充放电效率达96.3%;经过20次循环后,放电容量仍然高达110mA.h/g。对经过20次循环后的样品进行了X射线衍射分析,结果发现,经过20次循环后样品仍然具有单斜晶体结构,样品各主要衍射峰强度都急剧减弱,说明样品在充放电过程中晶体结构发生了变化;采用最小二乘法对样品充放电前后的晶胞参数进行了计算,发现样品在经过充放电循环后晶胞参数都有不同程度的增加,晶胞体积增大0.6%左右。

Sr_2SiO_4:Dy^(3+)材料制备及发光特性

采用高温固相法制备了Sr2SiO4:Dy3+发光材料.在365nm紫外光激发下,测得Sr2SiO4:Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为486,575和665nm;监测575nm的发射峰,所得材料的激发光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为331,361,371,397,435,461和478nm.研究了Dy3+掺杂浓度对Sr2SiO4:Dy3+材料发射光谱强度的影响.研究结果显示,随着Dy3+浓度的增大,黄、蓝发射峰比值(Y/B)也逐渐增大;随着Dy3+浓度的增大,575nm发射峰强度先增大后减小.加入电荷补偿剂Li+,Na+和K+均提高了Sr2SiO4:Dy3+材料的发射光谱强度,其中以Li+的情况最为明显.

Li_3V_2(PO_4)_3的溶胶-凝胶法合成及其性能研究

以LiOH·H2O、NH4VO3、H3PO4和柠檬酸等为原料采用溶胶-凝胶法合成了锂离子二次电池正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)。考察了煅烧温度和配位剂种类等条件对产物组成及电化学性能的影响。研究了优化条件下制得样品的循环伏安、充放电性能和循环性能。0.1C条件下,样品首次放电比容量达129.81mAh·g-1,经过100次循环后容量几乎没有衰减,仍保持在128mAh·g-1。X射线衍射研究表明合成单一Li3V2(PO4)3晶体所需温度比固相法低;并考察了循环20次后材料充电到各个单相的晶体结构,通过X射线衍射和最小二乘法计算给出了其晶胞参数变化过程,证实了循环嵌Li过程中晶体结构能够得到重现。

SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)光致发光釉的研究

利用SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉光致发光粉体 ,在陶瓷坯体上制备了釉面平整光滑的长余辉光致发光釉 ;通过比较 SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)粉体和光致发光釉的激发光谱和发光光谱以及结构分析表明 ,该发光釉保持了 Sr Al2 O4:Eu2 +,Dy3 +发光材料的发光特性 ,其发射峰是中心位于 5 2 0 nm的宽带光谱 ;研究了釉料不同组成对发光釉性能的影响及 Sr Al2 O4:Eu2 +,Dy3 +粉体的不同含量对光致发光釉发光亮度和余辉时间的影响 ,获得了釉面发光亮度高。

燃烧法合成长余辉发光材料SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)

应用燃烧法在较低的温度下成功合成了SrA l2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料,TEM观察表明晶体为长100 nm以上,直径小于30 nm的针形结构.进一步研究了炉温、硼酸和稀土加入量等对发光材料性能的影响,应用X射线粉末衍射对不同条件下生成的发光材料的组成和晶体结构进行了表征,用F-2500荧光分光光度计研究了发光材料的激发光谱、发射光谱及余辉亮度等特性.结果表明,硼酸和Dy3+的加入可以提高发光材料的发光强度和余辉时间.

微波法合成正极材料Li_3V_2(PO_4)_3

用微波法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。XRD、充放电和循环伏安测试表明:在900℃下恒温11 min,合成的样品结晶度好、无杂相,0.2C时,使用该材料的电池首次循环的充、放电容量分别为177.1 mAh/g和145.7 mAh/g,循环50次后,放电容量为98 mAh/g。当充电到4.9 V时,Li3V2(PO4)3存在4个充电平台,且有较高的放电平台。