高压水蒸气对β-Li_(2)TiO_(3:)Eu^(3+)荧光粉的全谱发光性能影响

采用水热法制备荧光粉前驱体后通过高温煅烧的方法,合成了由电偶极跃迁主导的高色纯度的β-Li_(2)TiO_(3):Eu^(3+)红色荧光粉.设计了适用于DHT11的拓扑电路,对荧光粉体湿度和温度进行测试.研究发现,高压腔体中加水量为5 mL,β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)的相对湿度可达81%RH.在波长为396 nm的近紫外光激发下,β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)发射由电偶极跃迁主导的613 nm的红光,荧光寿命为773.36μs,高压水蒸气处理对β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)的电偶极跃迁发射峰和磁偶极跃迁发射峰位置没有变化,但发射峰强度增强并且荧光寿命降至386.81μs.高压水蒸气高压处理后的荧光粉色坐标x=0.47,y=0.51,色温为3300 K,红光色纯度为96.6%,比高压处理前显示出更优异的显色性能.高压水蒸气处理后的β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)电偶极跃迁谱线强度参数Ω_(2)增加至4.21×10^(-19)cm^(2),^(5)D_(0)→^(7)F_(2)跃迁的荧光分支比β2也增加至96.9%,而量子效率η减小至57%,证实了湿度对荧光粉的发光效率具有极大的影响.

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)基氧化铝薄膜的制备及对固态电解质应用性能的影响

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有离子电导率高、电化学窗口宽、与锂负极相容性好的特点,在锂离子电池领域成为了传统有机液态电解质的潜在替代品。然而,LLZO极易与空气中的CO_(2)、H_(2)O反应生成副产物Li_(2)CO_(3),致使LLZO离子电导率降低,甚至丧失。针对这一问题,本研究采用先旋涂后烧结的方法在LLZO表面构筑氧化铝薄膜,借助致密氧化铝薄膜阻隔LLZO与空气的直接接触的特性,改善和提高LLZO的空气-水稳定性。结果表明,采用该方法可在LLZO表面构筑厚度约为13.34μm的无定形氧化铝薄膜层。该薄膜层有效提高了LLZO对气体的阻隔性,增大了LLZO表面疏水特性,在一定程度上抑制了Li_(2)CO_(3)的生成。同时,由于渗入LLZO中氧化铝对空隙的填充作用,强化了离子传输特性,使负载薄膜后LLZO的离子传导的活化能从0.40 eV降低至0.28eV,离子电导率从4.48×10^(5)S·cm^(-1)提高到5.06×10^(-5)S·cm^(-1),提高了13%。

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.

KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)荧光材料的制备、发光机制及温度传感性能

采用简易水热法制备了正交相KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)上转换荧光材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜确定所合成样品均为六角状纯相材料。在980 nm激光激发下,KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)荧光材料展现了位于527 nm和545 nm的两个绿光发射峰和位于655 nm处的红光发射峰,且上转换发光出现少见的以红光为主的现象。变温光谱结果表明,545 nm和655 nm处的发射强度随温度升高均呈现热猝灭。基于热耦合测温原理,对Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(11/2)和^(4)S_(3/2)→^(4)I1_(1/2)两个热耦合能级进行温度传感性能研究,计算了发光温度计的发光强度比(LIR)、绝对灵敏度(S_(a))、相对灵敏度(S_(r))、温度不确定度(δ_T)和可重复度(R),其中最大相对灵敏度在313 K时为0.99%·K^(-1),最小温度不确定度在313 K时为0.73 K,可重复度超过99%,确保了该温度计的可靠性。实验结果表明KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)荧光材料在温度传感方面具有潜在应用价值。

动态缺陷导致Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+),Er^(3+)材料上转换和下转移发光不同热猝灭行为研究

掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-f跃迁发射为研究对象,旨在获得更清晰的机理。结果表明,热致缺陷/离子的动态迁移能促进高温下辐射跃迁和抑制非辐射跃迁,导致上转换发光具有显著的负热猝灭,下转移发光热猝灭较小。其中,布居速率较慢的上转换过程更容易受到时间尺度与之相当的Na^(+)/空位迁移过程的影响。本研究可为理解发光材料热猝灭机制提供另一种视角。

Sb掺杂Li_(2)SnO_(3)增加氧化电势提升2,4-DCP光催化降解的研究

本文通过固相法制备Sb掺杂Li_(2)SnO_(3)光催化剂并将其用于光催化降解2,4-DCP。通过粉末X射线多晶衍射技术(PXRD)、高分辨透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)对合成的光催化剂分别进行了物相结构和表面形貌表征。光催化实验表明,Sb掺杂之后的样品具有较为优越的光催化性能,其在紫外光下12 min内,其降解率可达100%。然而母体Li_(2)SnO_(3)在同样的条件下,12 min内光催化降解率仅有58.20%。紫外漫反射吸收光谱表明,Sb掺杂之后,光学吸收带宽增加;时间分辨光谱测试表明,Sb掺杂后样品的光生载流子寿命下降。综合以上分析,光催化效率提升的原因,来自于其价带氧化电势的增强。自由基捕获实验表明,空穴(h+)和超氧阴离子自由基(O_(2)·-)是2,4-DCP降解过程中的主要活性自由基。本文的研究为半导体掺杂对光催化效率的提升提供重要的指导。

双掺杂提升Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)锂离子传导能力

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固体电解质由于优越的综合性能,而极有可能应用于全固态锂电池。但其较低的锂离子电导率影响了电池性能。为进一步提高其锂离子传导能力,采用一定量Ga掺杂锂位将其稳定为立方相,并将不同半径的Cr^(3+),Sc^(3+),Gd^(3+)分别掺杂锆位,并研究它们对LLZO结构及性能的影响。结果表明,Ga,Sc共掺时制备的Li_(6.4)Ga_(0.25)La_(3)Zr_(1.85)Sc_(0.15)O_(12)具有最高的室温离子电导率,可达1.20×10^(-3 )S/cm,而活化能仅为0.22 eV。

Y_(2)O_(3):Yb^(3+),Er^(3+)上转化荧光纳米粒子在潜指纹显现中的应用

文章通过高温煅烧方法制备出Y_(2)O_(3):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粒子,通过XRD、TEM和元素面扫描对其特性进行研究。通过该方法成功制备出Y_(2)O_(3):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粒子,该纳米粒子具有较好的分散性,尺寸约为100 nm。在980 nm近红外光的激发下,产生绿色和红色两个发光带。Y_(2)O_(3):Yb^(3+),Er^(3+)在980 nm近红外光的激发下,可以有效地显现红色纸盒和绿色塑料卡片等带有颜色干扰的非渗透性客体表面的潜指纹,由于激发波长为近红外光,可以完全避免背景荧光的干扰,最大程度上显现指纹的一级和二级结构特征。此外,在与商品红色荧光粉末的比较研究中发现,在有荧光特性的渗透性客体表面的潜指纹显现中,Y_(2)O_(3):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粒子具有优势,呈现出更加清晰的指纹轮廓和纹线,可以有效消除背景花纹的干扰,具有较高的灵敏度和选择性。

Al_(0.25)Li_(6.25)La_(3)Zr_(2)O_(12)包覆LiCoO_(2)降低锂离子电池界面阻抗

本论文通过固相烧结法制备Al_(0.25)Li_(6.25)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)包覆的LiCoO2(LCO)材料,以提高其界面稳定性并降低界面阻抗为目的。实验结果表明,电化学性能明显得到改善。在3.0-4.62 V的电压区间充放电50圈,包覆后材料的比容量保持率为70%,高于未包覆的65%。此外,包覆后材料的电荷转移电阻从22.5Ω降低至15.0Ω,倍率性能得到较大改善。本工作研究了固态电解质LLZO包覆钴酸锂对电性能的影响,对快充钴酸锂电池材料的设计具有较大参考意义。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO_2-Li_2O-B_2O_3-GeO_2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er3+ /Yb3+共掺的70TeO2 5Li2O (25 x)B2O3 xGeO2 (x=0, 5, 10, 15, 20mol% )系列玻璃,研究了玻璃的热稳定性能,测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命,并根据McCumber理论计算了Er3+离子4I13 /2→4I15 /2跃迁的受激发射截面 结果表明:随着GeO2 含量的增加,玻璃的热稳定性逐渐提高,荧光谱线半高宽(FWHM)保持在70nm左右,而荧光强度和Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命逐渐提高,研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料。

Li_(2)GeO_(3):Er^(3+),Yb^(3+)陶瓷基于泵浦功率的可调谐性研究

采用高温固相法制备了Li_(2)GeO_(3):x Er^(3+),y Yb^(3+)系列陶瓷材料,分析了铒、镱离子浓度对上转换光致发光强度的影响,得到优化的掺杂浓度分别为1.5和12 mol%.侧重讨论了980 nm半导体激光器激发下Li_(2)GeO_(3):1.5Er^(3+),12Yb^(3+)陶瓷发光颜色随泵浦功率的变化.结果表明,该样品具有从橙红色逐渐过渡到绿色的可调谐发射,调谐范围宽,且调谐方式便利.同时提出了定量描述可调谐发光材料调谐范围的表达式.

溶胶-凝胶法制备Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电极材料及电化学性能研究

溶胶-凝胶法制备Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)作为锂离子电池正极材料并对其形貌、晶型表征、电化学性能分析。结果显示:产物为类球形结构的纳米材料,平均粒径10-20nm之间,分散性较好。随着锻烧温度升高,有利于Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)形成较好的结晶度。但温度达到750℃之后,其晶粒逐渐变得粗大,且易烧结成块,因此最佳温度为650℃。XRD分析结果显示:产物与单斜晶系结构的Li_(3)Fe_(2)(PO_(4))_(3)(ICDD43-0526)相一致,属于P2_(1/n)空间群。恒电流(电流密度为50mA/g)充放电测试显示:首次充放电比容量分别为170mAh/g和172mAh/g;经250次循环后,其充放电比容量仍为103mAh/g和124mAh/g。循环稳定性测试显示:低倍率下循环稳定性较高倍率下好,可能与电极材料在大电流密度条件下充放电易出现粉化导致电极表面电阻增大有关。通过交流阻抗谱结合等效电路进一步分析电极界面动力学阻抗参数(R_(1),R_(2),W_(s)),充分证实了这一点,即充放电电流密度增大,对应的阻抗均增大,这为探讨脱嵌锂离子机理提供了基础数据。

Li_(2)ZrO_(3)原位包覆提升LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)三元材料电化学性能研究

高镍三元LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_(2)前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li_(2)ZrO_(3)快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li_(2)ZrO_(3)层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li_(2)ZrO_(3)具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反应程度。正如预期,适量Li_(2)ZrO_(3)改性的材料(LZO@NCM60)展现出优异的电化学性能,在1 C(170 mA/g)电流密度,2.95~4.6 V电压范围内循环150次后仍有158.5 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达86.7%。深入研究了表面修饰对材料界面机制的影响,对下一代高能锂离子电池正极材料的开发具有一定借鉴意义。

Er^(3+)单掺与Er^(3+)/Yb^(3+)双掺杂Bi_2O_3-GeO_2-B_2O_3-ZnO玻璃的光谱研究

用高温融熔法制备了Er3+单掺与Er3+/Yb3+双掺杂的(60-x)Bi2O3-xGeO2-30B2O3-10ZnO(x=5,10,20,30)系统玻璃。用差热曲线(DTA)研究了该玻璃系统的热稳定性。结果表明,GeO2的掺入,使得玻璃的软化温度与结晶起始温度的差增加,玻璃的稳定性与料性增加。测定了玻璃的吸收光谱。应用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面及Er3+离子4I13/2-4I15/2发射光谱的荧光半高宽。从吸收光谱特性出发,应用J-O理论计算了玻璃中Er3+离子的强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),Er3+离子的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命。在970 nm波长的激发下,研究了样品在红外波段的荧光光谱。Yb2O3的掺入,大幅度地提高了970 nm波长的抽运效率以及在1.54μm波段的发光强度。

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。

Al_(2)O_(3)添加量对Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)陶瓷微波介电性能的影响

采用固相反应法合成Li_(2)ZnTi_(3)O_(8),然后添加Al_(2)O_(3)(添加量为Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)质量的0~7%)制备Al_(2)O_(3)/Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)复合微波介电陶瓷,研究Al_(2)O_(3)添加量对复合陶瓷微观结构与介电性能的影响。结果表明,复合陶瓷主相为立方结构Li_(2)ZnTi_(3)O_(8),随Al_(2)O_(3)添加量增加,逐渐生成ZnAl_(2)O_(4)和TiO2第二相,这2种物质对陶瓷的微波介电性能有很大影响。Al_(2)O_(3)的添加可抑制Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)晶粒的生长。烧结温度为1100℃、Al_(2)O_(3)添加量为1%时,Al_(2)O_(3)/Li_(2)ZnTi_(3)O_(8)复合微波介电陶瓷获得最佳介电性能,介电常数εr≈26.1,Q×f≈87900GHz,谐振频率温度系数τf≈13.3×10^(-6)℃^(-1)。

石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质离子电导率及电极界面问题研究进展

石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固态电解质因高安全性且对锂金属稳定成为固态锂电池的关键材料。但是,石榴石型固态电解质离子电导率还有待提高以及固-固界面不良接触导致的界面电阻大等问题使LLZO基固态电池的实际应用受到了限制。从石榴石型LLZO结构角度出发,探讨了锂离子输运机制并综述了提高离子电导率的策略及最新成果。针对固态锂电池无法避免的界面问题,从LLZO固态电解质与同为固态的电极接触方面,总结了优化界面的具体方法。最后,提出了石榴石型固态电解质未来可研究的方向,并促进其在全固态锂电池中的发展和应用。

Li_(2)MnO_(3 )的高压状态方程和电输运研究

Li_(2)MnO_(3)在室温下金刚石对顶砧中通过同步辐射X射线衍射实验获得了其在高压下的状态方程。高压压缩实验的最高压力为28.00 Gpa。高压同步辐射衍射数据得到的体弹模量为(106.20±4.20)GPa,体弹模量的一阶导数为16.92±1.28。此外,Li_(2)MnO_(3)到21.00 GPa的高压电输运性质表明,Li_(2)MnO_(3)的电阻随压力增大而减小,且呈指数连续变化规律。

氧离子导体表面包覆对Li_(2)MnO_(3)正极材料性能的影响

针对富锂锰基中Li_(2)MnO_(3)在循环过程中放电平台电压衰减和容量衰减的问题,采用湿化学法用氧离子导体Zr_(0.92)Sr_(0.08)O_(2)对其进行包覆改性,研究结果表明,在250 mA/g电流密度下循环100次,包覆1%Zr_(0.92)Sr_(0.08)O_(2)的Li_(2)MnO_(3)正极材料容量保持率为82.7%,并且极大地抑制了放电平台电压的衰减,而未包覆的Li_(2)MnO_(3)正极材料的容量保持率为44.3%,其放电平台已经消失。这些结果表明氧离子导体Zr_(0.92)Sr_(0.08)O_(2)能有效地抑制Li_(2)MnO_(3)正极材料充放电过程中放电平台电压和容量的衰减。

石榴石固态电解质材料Li_(6.4)Al_(0.2)La_(3)Zr_(2)O_(12)的制备及性能

采用固相反应法制得Al掺杂的固态电解质材料Li_(6.4)Al_(0.2)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LALZO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和交流阻抗谱等检测手段表征了所得样品的晶体结构与电化学性能,研究了不同烧结方式对材料的结构、微观形貌和电化学性能的影响,探究了固相反应过程机理.研究结果表明:混合料加热到425℃时开始生成立方相LALZO,更高温度下立方相LALZO经由Li_(0.5)Al_(0.5)La_(2)O_(4)和Li_(2)ZrO_(3)等中间相转化生成;425℃预反应后再经1000℃烧结可得到纯的立方相LALZO;与聚环氧乙烷(PEO)组成复合固态电解质时,该材料在30℃下离子电导率可达3.61×10^(-5)S/cm,具有良好的电化学性能.