Mn^(2+)掺杂对YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷发光性能的影响

过渡族金属Mn^(2+)掺杂的石榴石荧光陶瓷被认为是实现高显色激光照明的候选材料。然而,由于Mn^(2+)在不同配位环境下离子半径的多样性,Mn^(2+)掺杂石榴石陶瓷体系设计方案尚不明确。本文采用真空烧结技术制备得到不同浓度Mn^(2+)掺杂的YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷,并将Mn^(2+)分别设计进入八面体(OC)和十二面体(DO)格位。通过表征样品物相和显微结构、光致发光、荧光寿命、量子效率等,并通过LD激光器激发对荧光陶瓷的发光性能进行研究。实验结果表明,在添加电荷与体积补偿剂SiO_(2)的前提下,相比Mn^(2+)进入十二面体格位,Mn^(2+)进入八面体后石榴石的晶体结构更加稳定。因此,当Mn^(2+)的浓度控制在0.5%^(6)%(at)范围内,OC系列样品的量子效率高于DO系列样品。此外,OC系列样品的PL谱中位于588 nm和725 nm处的发射峰分别对应于Mn^(2+)占据八面体和十二面体格位的^(4)T_(1)→^(6)A_(1)电子跃迁,而DO系列样品中位于572 nm处的发射峰则源于Mn^(2+)占据扭曲的十二面体格位产生的电子跃迁。得益于Ce^(3+)→Mn^(2+)间高效的能量传递,将浓度为6%(at)的Mn^(2+)设计进入YAG∶Ce^(3+)中八面体格位制得荧光陶瓷,封装得到的激光白光光源的显色指数为70.8,相对色温为5117 K。本文对于Mn^(2+)掺杂的石榴石发光材料的开发研究是有力补充,也为提升YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷光谱中的红光成分,进而提高医疗、显示等领域的激光光源的显色性能提供借鉴。

Mn^(2+)掺杂Cs_(3)Cu_(2)I_(5)微晶的温和、快速溶液法合成

在铜基金属卤化物Cs_(3)Cu_(2)I_(5)中掺杂Mn^(2+)是拓宽发光范围的重要途径,但是已报道的掺杂方法大多需要高温、惰性气氛、较长时间和专用设备等。本工作将CsI固体粉末直接投加至CuI和MnCl_(2)的氢碘酸溶液中,在较低温度(60℃)、空气条件下快速(3 min)合成Mn^(2+)掺杂Cs_(3)Cu_(2)I_(5)微晶,并测试了其结构和发光性能。通过系列对比实验,提出一种由反应物溶解度控制的“缓释生长-掺杂”机制,证实CsI固体粉末在高浓度氢碘酸中的缓慢溶解能够降低Cs_(3)Cu_(2)I_(5)晶体的生长速率,为Mn^(2+)的低温、可控掺杂提供有利的动力学条件。该方法为全无机金属卤化物体系的掺杂发光和掺杂动力学研究提供了新的思路。

Fe^(2+)/Mn^(2+)活化亚硫酸盐降解盐酸土霉素的机理研究

盐酸土霉素常被用于治疗畜禽疾病,但是它不能被畜禽完全代谢,残留的盐酸土霉素进入水体危害水环境的健康。铁锰作为常见的过渡金属,通常以二价态活化亚硫酸盐来降解有机污染物,反应条件温和、操作简单,但是单独的二价铁与二价锰氧化还原电势低,活化亚硫酸盐效果较差。本研究采用Fe^(2+)/Mn^(2+)共活化Na_(2)SO_(3)降解水中的盐酸土霉素,考察药剂用量、pH、溶解氧、氯离子、碳酸根及腐殖酸对Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系降解盐酸土霉素的影响;通过焦磷酸盐实验、自由基淬灭实验和EPR实验分析Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系中的活性物种;利用紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、气相色谱-质谱联用仪识别盐酸土霉素的官能团及其降解中间产物的变化,推断盐酸土霉素的降解途径。结果表明:当Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)浓度比为1∶4∶20(浓度分别为0.1、0.4和2 mmol/L)时,在反应45 min、pH为9.0条件下,盐酸土霉素的去除率和矿化率最高,分别达到94%和49%。随着溶解氧从9 mg/L下降至1.89 mg/L,盐酸土霉素去除率从94%下降至17%;氯离子、腐殖酸和碳酸根均对盐酸土霉素的降解产生抑制作用。Mn(Ⅲ)和SO_(4)·^(-)是降解盐酸土霉素的主要活性氧化剂,盐酸土霉素的降解经过电子转移、开环与酰基化等过程。

红光拓宽型植物照明用荧光粉La_(2)MgTiO_(6)∶Pr^(3+),Mn^(4+)的合成和发光性质探究

采用高温固相法合成了La_(2)MgTiO_(6)∶Mn^(4+)、La_(2)MgTiO_(6)∶Pr^(3+)、La_(2)MgTiO_(6)∶Pr^(3+),Mn^(4+)单掺杂和双掺杂荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等测试方法对荧光粉的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明:成功合成了La_(2)MgTiO_(6)∶Mn^(4+)、La_(2)MgTiO_(6)∶Pr^(3+)、La_(2)MgTiO_(6)∶Pr^(3+),Mn^(4+)荧光粉且均为纯相;样品的粒径为1~2μm;La_(2)MgTiO_(6)∶Mn^(4+)在650~750 nm的红光发射是来自Mn^(4+)的2 E 1→4 A 2跃迁,La_(2)MgTiO_(6)∶Pr^(3+)在红光区域600~660 nm具有强烈的发射,归属为Pr^(3+)的3 P 0→3 H 6和3 P 0→3 F 2跃迁。当Mn^(4+)与Pr^(3+)共同掺杂于La_(2)MgTiO_(6)时,来自Mn^(4+)、Pr^(3+)不同波段的红光发射使荧光粉的发射光谱与植物光敏色素P r与P fr吸收光谱的重叠程度大幅增加,表明Mn^(4+)、Pr^(3+)共掺有效拓宽了La_(2)MgTiO_(6)荧光粉的红光发射区域,更符合植物照明的需求,在LED植物照明领域具有更明显的潜在应用价值。

MgTiO_3:Fe^(3+)(Mn^(2+))的EPR参量D与局域结构的研究

用晶体场理论研究了MgTiO3:Fe3+(Mn2+)的EPR参量D和掺杂晶体局域结构间的内在联系,计算值与实验值符合好.结果表明,掺杂后,MgTiO3:Fe3+和MgTiO3:Mn2+局域结构的畸变均趋向Oh对称,且MgTiO3:Fe3+的畸变程度大于MgTiO3:Mn2+.

Mn^(2+)掺杂CsCdCl_(3)微米晶发光性能及其LED应用

全无机镉基金属卤化物CsCdCl_(3)因其独特的三维晶体结构而具有优异的稳定性、宽带自陷激子(Selftrapped excitons,STEs)发射和丰富的离子掺杂格位,在固态照明领域引起了广泛关注。然而,基于八面体畸变的STEs辐射复合的发光效率较低。本文采用简单的室温溶液法制备了一系列Mn^(2+)离子掺杂的六方相CsCdCl_(3)∶x%Mn微米晶。在254 nm紫外光激发下,Mn^(2+)掺杂的样品发出明亮的橙黄光,发射峰位于598 nm处,半峰宽为75 nm,荧光量子产率最高达99.1%。稳态和瞬态荧光光谱测试结果表明,Mn^(2+)掺杂CsCdCl_(3)微米晶的宽光谱发射源自基质的STEs和Mn^(2+)离子的d-d跃迁。同时,该材料还具备优异的空气、热、水稳定性。我们进一步将CsCdCl_(3)∶5%Mn^(2+)荧光粉、商用荧光粉、深紫外或蓝光LED芯片封装成两种白光发光二极管器件,色度坐标分别为(0.36,0.35)和(0.40,0.36),显色指数分别高达91和83,有望成为新一代发光材料用于照明领域。

氟喹诺酮类抗菌药物与过渡金属离子Cr^(3+),Mn^(2+) 和Fe^(3+)形成配合物配位位置的研究

通过 1D1 HNMR ,1 3CNMR和1 H自旋 晶格弛豫时间T1 对氟喹诺酮类抗菌药物与过渡金属离子Cr3+,Mn2 +和Fe3+形成配合物的位置进行了研究 ,合成了固体配合物 ,对其进行了元素分析 .实验结果表明过渡金属离子Cr3+,Mn2 +和Fe3+与氟喹诺酮类抗菌药物形成 1∶2的配合物 。

基于单元共取代策略调控Mn^(4+)/Pb^(2+)掺杂LaAlO_(3)荧光材料的晶格环境与发光性能研究进展

LaAlO_(3)属于典型的畸变钙钛矿结构,具有较低的声子能量、较宽的带隙和优异的结构稳定性,是一种优良的发光基质。Mn^(4+)和Pb^(2+)的发光性能与其所处的微观配位环境密切相关,可以通过调控晶格环境优化其发光性能。本文综述了调控Mn4+的零声子线(Zero‐phonon line,ZPL)发射和Pb^(2+)的发光性能研究进展,系统探讨了单元共取代对晶体结构和Mn^(4+)、Pb^(2+)的发光性能的影响,详尽分析了激活离子的晶格环境与发光性能之间的构效关系。

Zn^(2+)/Zn和Fe^(3+)/Fe^(2+)的电化学行为及其在液流电池中的应用

锌铁液流电池采用成本低廉的锌、铁元素作为活性物质,有望成为下一代高性价比储能电池。本文利用循环伏安法测试锌、铁离子在碳毡电极表面的电化学活性,计算Zn^(2+)/Zn与Fe^(3+)/Fe^(2+)的扩散系数与反应速率常数。结果表明,锌离子与铁离子在多孔碳毡上具有良好的电化学性能,可以作为锌铁液流电池的活性物质。充放电测试结果表明,锌铁液流电池的充放电性能良好,它具有较高的电流效率、电压效率和能量效率。

Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系中N_(2)O排放的影响

有研究表明,适量Fe^(2+)与Fe^(3+)能够促进anammox菌体代谢,但对于菌体N_(2)O产量的影响仍未可知。该文以批次实验的形式探究anammox在不同浓度Fe^(2+)与Fe^(3+)浓度下的N_(2)O产量,并分析其微生物组学和功能基因变化。结果表明,加入Fe^(2+)的组别中N_(2)O排放量在20 mg/L Fe^(2+)时最高(0.29 mg/L),30 mg/L Fe^(2+)时下降47.01%;加入Fe^(3+)的组别中N_(2)O排放量随Fe^(3+)浓度递增,30 mg/L Fe^(3+)时N_(2)O最高排放量为0.17 mg/L。微生物群落多样性分析表明,5 mg/L Fe^(2+)和Fe^(3+)能刺激Candidatus Kuenenia的生长,然而反硝化菌Denitratisoma和Limnobacter随Fe^(2+)和Fe^(3+)浓度的提高而增加。功能基因分析表明,N_(2)O的释放与硝化途径、DNRA途径、反硝化途径以及anammox途径中的功能基因有关,并与基因norB、nirD、hcp呈显著正相关(P<0.05)。该文阐述了Fe^(2+)与Fe^(3+)对anammox体系N_(2)O排放的影响,可为anammox工艺中的N_(2)O控制提供参考。

基于真实情境的深度学习——以“利用覆铜板制作图案——Fe^(2+)和Fe^(3+)的转化与应用”为例

以“利用覆铜板制作图案”为真实情境,创设“情境—问题—活动”线,驱动学生在真实情境所引发的探究活动中落实教学目标,在真实情境下复杂问题的解决中走向深度学习。

ZnS∶Mn^(2+)与ZnS∶Fe^(3+)体系的基态零场分裂理论研究

在ZnS晶体中掺入Mn2 + 或Fe3 + 离子的EPR谱已得到了广泛的研究 .然而 ,理论结果显示其EPR零场分裂的计算值远小于实验观察值 ,这一理论与实验的矛盾至今仍未得到满意的解决 .假定在四面体ZnS中 ,S原子在成键时采取了sp3 杂化轨道的形式 ,从而使S离子显示出正的有效电荷 .从这一观点出发 ,通过对角化三角场中的微扰能量矩阵 ,使得ZnS∶Mn2 + 和ZnS∶Fe3 + 体系的EPR零场分裂参量α ,D和 (a -F)的实验值都能得到满意的解释 .

Fe^(3+)-EDTA催化CaO_(2)类Fenton体系降解苯酚的机制及效果

基于CaO_(2)的类Fenton体系具有缓释H2O_(2)、高效降解污染物、有效作用周期长等优点,在环境修复领域得到广泛应用.但目前研究主要针对Fe^(2+);CaO_(2)体系,关于Fe^(3+);CaO_(2)的研究较少,而如何提高Fe^(3+)活化CaO_(2)的能力,是铁离子高效循环利用、污染物持续降解的关键.本研究有针对性地建立了Fe^(3+);EDTA;CaO_(2)体系,对其降解能力、作用机制、关键因素进行了深入分析,结果表明,Fe^(3+);EDTA;CaO_(2)体系在中性条件下对苯酚的降解率在95%以上,EDTA的加入可以明显增加铁离子在中性环境中的溶解度,而且EDTA可以桥接CaO_(2)和Fe^(3+),加快二者之间的电子转移速率,促进Fe^(3+);Fe^(2+)循环,改善苯酚的降解效果;活性自由基测定的实验表明,降解苯酚起主要作用的活性自由基是羟基自由基(·OH),·O_(2)^(-)起到还原Fe^(3+)的作用,促进Fe^(3+);Fe^(2+)循环.本研究对CaO_(2)类Fenton体系的应用具有一定的理论意义.

新型Zn-MOFs的合成及对水中Fe^(3+),Cr_(2)O_(7)^(2-)离子的荧光传感

通过水热法合成一种新型Zn-MOFs:[Zn(qs)(bmboxy)_(1.5)(H_(2)O)_(1.5)]n(CP1)(H_(2)qs=8-羟基喹啉-5-磺酸;bmboxy=1-(4-苯并咪唑)苯醚),采用X-射线单晶衍射、红外等表征。CP 1属三斜晶系,空间群为P 2/c,Zn(II)离子为五配位,形成一个畸变的三角双锥构型,bmboxy配体采取μ2桥联方式连接两个相邻的Zn(II)离子,呈二维网络结构。固体CP 1表现出较强的荧光性能,归因于配体内部π*-π的电子跃迁所致。实验表明,通过荧光猝灭机制,CP 1可以作为检测水溶液中Fe^(3+),Cr_(2)O_(2)-7离子的荧光传感材料,其检测限分别为1.67×10^(-4)M和2.04×10^(-5)M。

Mn^2+/Fe^2+和SO3^2-/Fe^2+均相体系光降解罗丹明B研究

通过构建Mn^2+/Fe^2+和SO3^2-/Fe^2+两种均相光催化体系,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物评价它们的光催化性能。结果表明,SO3^2-的存在会抑制催化体系的催化氧化活性,SO3^2-/Fe^2+体系的速率常数(0.0203min-1)仅为UV/Fe^2+体系(0.0681min-1)的29.81%;而Mn^2+/Fe^2+体系表现出优异的氧化活性,且当溶液pH=4.0,Fe^2+和Mn^2+浓度分别为0.5mmol/L和0.03mmol/L时,RhB降解率达到100%,速率常数为0.1207min-1。此外,清除剂实验表明,Mn^2+/Fe^2+体系活性物质主要为·OH。

Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn^(2+)∶Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)和H_2O_2∶Fe^(3+)的物质的量比率、Fe^(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn^(2+)能够显著增强Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L^(-1)Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)为2∶1、Mn^(2+)∶Fe^(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe^(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min^(-1).其增效机理是通过Mn^(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2^(·-)的产生,进而加速还原Fe^(3+)-EDTA至Fe^(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.

CsPbX_(3)钙钛矿纳米晶中Mn(Ⅱ)离子的可控掺杂及其发光性能研究

Mn离子掺杂策略被广泛用于提高CsPbX3钙钛矿纳米晶(Nanocrystals,NCs)的稳定性和调控Pb的含量,但离子掺杂反应速率极快,不易控制。本文分别采用一步和两步热注射法对Mn^(2+)的掺杂含量进行大范围和精确调控,制备出具有不同Mn^(2+)掺杂含量的CsPbCl_(3)∶Mn^(2+)NCs。通过对其结构及发光性能的研究,将其区分为合金结构和掺杂结构,并进一步揭示了一步法和两步法进行Mn^(2+)调控时的不同机制,明确了在相同Pb∶Mn投料比的情况下,一步法合成的合金结构纳米晶具有更高的Mn^(2+)掺杂量,使得纳米晶在610nm左右与Mn相关的发射峰更为强烈,最高光致发光量子产为77%,而两步法合成的掺杂结构纳米晶在较少的Mn^(2+)情况下同样具有较高的光致发光量子产率。同时,Mn^(2+)的可控掺杂使得钙钛矿纳米晶的稳定性有效提升,放置四周后形貌和发光性能仍稳定。值得注意的是,合金结构对于本征激子发光稳定性的提升比掺杂结构更加有利。此外,还合成了具有优异发光性能的CsPb(Cl_(x)Br_(3-x))∶Mn^(2+)钙钛矿纳米晶,其荧光光谱可在404~640nm之间调控;但当Br-含量较高时,与Mn相关的发射峰消失,这是由于CsPbBr_(3)的能带与Mn^(2+)的^(4)T_(1-)^(6)A_(1)能级不匹配所致。本文强调了在CsPbCl_(3)∶Mn^(2+)钙钛矿制备过程中Mn^(2+)可控掺杂的重要性,对于实现纳米晶的可控合成具有重要意义。

葡萄糖-BrO_3^--Mn^(2+)-H_2SO_4-丙酮体系的振荡反应

本文首次报道葡萄糖(以Glu表示)-丙酮(Act)-Mn^(2+)-BrO_3^--H_2SO_4体系的化学振荡反应,这种由糖类及丙酮作混和底物的均相B-Z振荡反应至今尚未见报道。实验部分1.试剂及药品:实验中各物质均采用分析纯,溶液在去离子水中配制。2.实验仪器及方法:实验在恒温30°±0.2℃下进行,以溴离子选择性电极和PXS-215型离子活度计测量电势(E)随时间(t)的变化来反映log[Br^-]的变化,以Hg|Hg_2SO_4|K_2SO_4为参比电极,振荡现象可通过XWT-台式自动平衡电位记录仪记录的E～t曲线观察,同时也可采用HP-8451A型紫外可见分光光度计,测定特定波长下吸光率的变化反映读物质浓度的变化,实验时溶液均匀搅拌。

模拟酸雨对赤红壤磷素及Ca^(2+)、Al^(3+)、Fe^(2+)淋失特征的影响

本研究通过室内土柱试验,研究了不同强度和持续时间的模拟酸雨淋溶下赤红壤磷素淋失量及部分阳离子(Ca2+、Al3+、Fe2+)的释放程度和特征。结果表明,经pH 2.0、pH 3.0、pH 4.0、pH 5.0模拟酸雨持续淋溶34 d后,淋溶液pH值变化并不明显(P>0.05),而对Ca2+、Fe2+的溶出有显著的促进作用,Ca2+、Al3+、Fe2+溶出量均随pH值的降低而升高,Al3+和Fe2+淋失量在pH 2.0时均有骤增现象。随淋溶时间的增加,土壤可溶态磷的淋失量表现为先增加后逐渐降低;随着pH值的降低,土壤磷淋失总量也表现为先增加后降低,pH>4.0的酸雨有助于促进土壤磷的释放,pH<4.0时土壤磷的淋失减少。相关分析发现淋溶液中磷淋失总量与Al3+和Fe2+溶出量均呈显著负相关(r1=-0.6531,r2=-0.5107),和Ca2+总溶出量相关关系不显著(r3=-0.1287),表明高强度酸雨降低了土壤磷淋失量,这可能与酸雨导致活性铁、铝的大量释放,增加了磷的活性吸附点位,因而增加了对磷酸根离子配位吸附与固定有关。