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。

Y^(3+)掺杂g-C_(3)N_(4)光催化还原U(Ⅵ)

光催化是一种重要的分离溶液中铀的技术方法。氮化碳(CN)作为一种无金属聚合物半导体,其成本低、制备简单,并具有优异的理化和光电特性,在光催化领域受到越来越多的关注。然而,由于氮化碳活性位点少、载流子分离效率低,其在U(Ⅵ)光催化还原领域的应用受限。本工作通过原位掺杂的方法在氮化碳中引入Y^(3+)构建了Y掺杂氮化碳(YCN),改善氮化碳光催化活性。结果显示,Y^(3+)的引入影响了3-s-三嗪单元的周期性拓扑结构和层间堆积结构,使3-s-三嗪单元在高温条件下发生不完全聚合,显著增加了催化剂活性位点,有效改善了能带结构。与CN相比,YCN_(2)表现出更强的可见光吸收和光生载流子分离效率,且伴随着载流子密度增加,活性氧物种(·O_(2)^(-))数量明显增多,其在20 min内可以去除约95%的U(Ⅵ)。YCN_(2)对U(Ⅵ)的光催化还原速率(0.112 min^(-1))是原始CN(0.021 min^(-1))的5.3倍。光催化反应中,水溶性U(Ⅵ)主要被·O_(2)^(-)还原为难溶的UO_(2+x)沉积于催化剂表面,可实现U(Ⅵ)的高效分离。

Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对Cs_(3)DyCl_(6)钙钛矿光学性能的影响

A_(2)B′BCl_(6)双钙钛矿因其极强的空气稳定性、出色的光学性能而被应用于发光材料。以Cs^(+)作为A^(+)、Dy^(3+)替代Pb^(2+)、Cl^(-)作为卤素合成新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs_(3)DyCl_(6),以Sb^(3+)/Bi^(3+)作为激发剂掺杂,成功制备了非铅钙钛矿材料,研究了Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对钙钛矿发光特性的影响。结果表明:Cs_(3)DyCl_(6)是一种具有高效激发和宽带发射特性的基质,在不添加任何激发剂的情况下就能够发出蓝绿光。在Sb^(3+)掺杂下,材料的发光向黄光方向移动,随着Sb^(3+)掺杂浓度的继续提高,发光强度开始下降,最佳掺杂比例为5%;Bi^(3+)掺杂时的Cs_(3)DyCl_(6)光学性能与Sb^(3+)掺杂下非常相似,当Bi^(3+)掺杂比例为1%时,发光强度达到最大值,Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂能够有效地改善Cs_(3)DyCl_(6)的光学性能。

Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺杂CaLaGa_(3)O_(7)颜色可调荧光粉的制备与发光性能

本文采用高温固相法成功制备了一系列Eu^(3+)单掺和Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺CaLaGa_(3)O_(7)单基质荧光粉。通过X射线衍射和发射光谱对荧光粉的物相及发光性能进行了表征。结果表明,所制备的样品均为四方结构,与基质晶体一致,表明成功合成了Eu^(3+)单掺和Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺杂的CaLaGa_(3)O_(7)荧光粉。在波长393 nm近紫外光激发下,Eu^(3+)∶CaLaGa_(3)O_(7)表现出Eu^(3+)的特征红光发射(5 D0→7 F2),并且发光纯度高达100%。共掺Dy^(3+)之后,Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺CaLaGa_(3)O_(7)荧光粉不仅可以被波长393 nm的光激发还可以被波长348 nm的光激发。不管是哪个波长的光激发,Dy^(3+)/Eu^(3+)∶CaLaGa_(3)O_(7)发射光谱同时包含了Eu^(3+)的特征红光发射和Dy^(3+)的特征黄光发射(4 F_(9/2)→6 H_(13/2))。通过对发射谱和荧光寿命分析得出,双掺荧光粉中Dy^(3+)和Eu^(3+)之间存在有效的能量传递过程。进一步计算了各个样品对应的色坐标,结果表明当激发波长由348 nm改变为393 nm时,色坐标整体上从黄绿色区域移动到黄橙光区域。因此,Dy^(3+)/Eu^(3+)∶CaLaGa_(3)O_(7)是一种光色可调发光材料,在显示和固态照明方面具有良好的应用前景。

Sm^(3+)掺杂Na_(5)Y(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))_(y)高热稳定性荧光粉的制备及发光性能研究

本文采用高温固相法合成了一系列Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))y∶xSm^(3+)(x=0~0.10,y=0~4)橙红色荧光粉。通过粉末衍射、透射电镜、常温/变温荧光发射谱、荧光激发谱、荧光动态衰减曲线和CIE色度坐标等光谱手段对荧光粉样品的光谱性能进行了研究。粉末衍射结果表明,合成的样品相位与Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)的标准相一致,Sm^(3+)掺杂与引入(WO_(4))2-均未改变材料的相结构。在波长为406 nm光源的激发下,Na_(5)Y0.92(MoO_(4))3WO_(4)∶0.08Sm^(3+)荧光粉在643 nm附近橙红色荧光发射强度最高,继续增加Sm^(3+)的掺杂浓度,存在荧光猝灭现象,浓度猝灭的主要原因归为电偶极-电偶极相互作用。研究发现,Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)基质中掺杂Sm^(3+)会引起电负性改变和晶格畸变,在Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶xSm^(3+)中引入(WO_(4))2-阴离子基团,可以弥补因掺杂Sm^(3+)出现的缺陷,改善Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)∶xSm^(3+)荧光粉的发光性能。在300~440 K,样品具有优异的热稳定性,荧光发射强度均超过室温时的96%;其CIE色度坐标均位于橙红光区域。以上结果表明新型Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))y∶xSm^(3+)橙红色荧光粉在WLED应用上有潜在价值。

In^(3+)、Sb^(3+)、Bi^(3+)掺杂对双钙钛矿Cs_(2)NaDyCl_(6)发光性能的调控

A2B′BCl_(6)型双钙钛矿因其极强的空气稳定性和出色的光学性能而被应用于发光材料。使用Na离子替代式掺杂合成非铅体系钙钛矿材料Cs_(2)NaDyCl_(6),引入In^(3+)、Sb^(3+)和Bi^(3+)等掺杂元素对双钙钛矿Cs_(2)NaDyCl_(6)发光性能进行调控。结果表明:通过In^(3+)的掺杂,拓宽了材料的发射区间,进一步提高了其光学性能;Bi^(3+)掺杂能够使钙钛矿的发射光发生红移现象,Sb^(3+)掺杂可以使钙钛矿的发射光发生蓝移现象,Sb^(3+)和Bi^(3+)共同掺杂能够平衡钙钛矿在可见光区域的发射;在In^(3+)、Sb^(3+)、Bi^(3+)三种元素的共同掺杂下,Cs_(2)NaDy_(0.445)In_(0.445)Cl_(6)∶0.1Bi 0.01Sb成功实现了白光发射,在265 nm波长激发下,其CIE色坐标为(0.34,0.35),色温达到5314 K,显色指数高达94。

Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对Cs_(2)ADyCl_(6)(A=Li,Na,K)发光性能的影响

A2B′BCl_(6)型双钙钛矿因其极强的空气稳定性和出色的光学特性而被应用于发光材料。以Cs^(+)作为A^(+),Dy^(3+)替代Pb^(2+),Cl^(-)作为卤素制备新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs_(3)DyCl_(6),使用Li、Na、K离子替代式掺杂合成Cs_(2)ADyCl_(6)(A=Li,Na,K)非铅体系钙钛矿材料,通过掺杂Sb^(3+)/Bi^(3+)作为激发剂实现了不同发光性能的调控。结果表明:Cs_(2)NaDyCl_(6)发射曲线更加平滑且在蓝光与黄光区域均可实现发射,表现出优异的光学特性;通过Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂,双钙钛矿的光学特性得到显著提升,Na^(+)和Sb^(3+)的共同作用可以使钙钛矿材料发光产生蓝移,而Na^(+)与Bi^(3+)的共同作用则可以使其发光产生红移。

Tm^(3+)高掺杂的NaYF_(4)纳米颗粒制备与发光性能研究

为了研究Tm^(3+)高掺杂浓度下NaYF_(4)纳米颗粒的上转换发光性能,采用热分解法合成了六方相的NaYF_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)(20%/8%)纳米颗粒,并用X射线衍射对其结构进行了表征,用透射电子显微镜对其形貌和大小进行了表征.通过搭建上转换光谱测试系统,研究了在980 nm激光激发下NaYF_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)纳米颗粒的上转换发光光谱,并分析了其发光机制.通过计算475,513,650,744,805 nm处发光强度与激发光功率间的依赖关系,证明了其上转换发光过程为双光子过程.

Dy3+掺杂CaMnO3材料的微波吸收性能研究

文章主要研究了不等价Dy3+离子掺杂的Ca1-xDyxMnO3样品的微波吸收性能。利用固相反应法制备不同Dy3+浓度掺杂的Ca1−xDyxMnO3 (x = 0%, 2%, 5%, 8%, 10%)样品,分析Dy3+离子掺杂对Ca1−xDyxMnO3样品在晶体结构、微观形貌、电磁参数以及吸波性能等方面的影响。实验结果表明,随着Dy3+离子掺杂浓度的提高,样品颗粒尺寸减小,介电常数实部增大,吸波性能得到增强。当Dy3+离子掺杂浓度为5%时,样品吸波性能最佳,在频率2~18 GHz范围内,最大有效吸波带宽达到2.2 GHz,最小反射损耗可达−39.72 dB。文章利用不等价Dy3+离子掺杂有效提高吸波性能,拓宽了CaMnO3材料在微波吸收领域的潜在应用。This paper mainly studies the microwave absorption properties of Ca1−xDyxMnO3 samples doped with non-equivalent Dy3+ ions. Samples of Ca1−xDyxMnO3 (x = 0%, 2%, 5%, 8%, 10%) doped with various concentrations of Dy3+ ions were prepared using the solid-state reaction method. The effects of Dy3+ ion doping on the crystal structure, micromorphology, electromagnetic parameters, and microwave absorption properties of the Ca1−xDyxMnO3 samples were analyzed. The experimental results indicate that as the doping concentration of Dy3+ ions increases, the particle size of the samples decreases, the real part of the permittivity increases, and the microwave absorption properties are enhanced. When the doping concentration of Dy3+ ions is 5%, the samples exhibit the best microwave absorption performance, with a maximum effective absorption bandwidth of 2.2 GHz and a minimum reflection loss of −39.72 dB within the frequency range of 2~18 GHz. This paper effectively improves microwave absorption performance through the doping of non-equivalent Dy3+ ions, broadening the potential applications of CaMnO3 materials in the field of microwave absorption.

B掺杂对单层g-C_(3)N_(4)光催化性能调控机制的第一性原理研究

光催化技术以太阳能为驱动,在环境治理、氢能制备等领域具有十分广阔的应用前景。g-C_(3)N_(4)是一种极具潜力的绿色光催化剂,但其有限的可见光响应范围以及较宽的能隙限制了其光催化性能的进一步提高。非金属元素掺杂是一种有效提升g-C_(3)N_(4)光催化活性的方法,采用第一性原理计算的方法研究了B元素掺杂对g-C_(3)N_(4)光催化活性的影响机理,考察了掺杂前后的电子结构以及光学性能。结果表明,g-C_(3)N_(4)(001)表面的H位点是B原子掺杂的最稳定位点,掺杂能为-7.81 eV,B元素的加入使g-C_(3)N_(4)(001)表面的能隙从未掺杂的1.468 eV降低到了0.732 eV,功函数从4.055 eV降低到3.108 eV,并提高了表面C原子的反应活性,从而使得g-C_(3)N_(4)(001)表面的光催化活性得到了有效地提高。光学性质研究表明,B元素的加入使得g-C_(3)N_(4)(001)表面发生了明显的“红移”现象,使表面的光响应能力得到了提高,从而获得了更高的光催化能力。

CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

CaCO_3的掺杂对TiO_2电解过程的影响

采用熔盐电解法,将掺杂CaCO3的TiO2烧结体(作为阴极),在900℃熔盐CaCl2中还原成金属钛。借助SEM,EDS及XRD分析了烧结后的阴极形貌、成分及相组成,考察CaCO3对电解提取钛反应的影响。结果表明:在TiO2阴极中掺杂CaCO3可以增加烧结后的阴极片孔隙度,并影响TiO2颗粒尺寸的大小,有利于加快阴极电解反应的速度,提高电解效率。

Ce^(3+)掺杂一维多孔SnO_(2)纳米材料的模板合成及光致发光性能

以四氯化锡为金属源,P123为造孔剂,尿素为沉淀剂,无水乙醇为溶剂制备前躯体,以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板合成了一维多孔SnO_(2)纳米材料,并采用多种手段进行表征。结果表明:所合成的一维SnO_(2)纳米材料直径大小均匀,具有多孔和四方晶相结构,Ce^(3+)离子通过掺杂的方式使其具备良好的光致发光性能。

纳米(ZnO,Al_2O_3)复合掺杂对3Y_2O_3-ZrO_2材料电性能的影响

以 3Y2 O3-ZrO2 纳米粉和ZnO ,Al2 O3纳米粉为原料 ,采用交流阻抗谱技术对掺少量ZnO和Al2 O3的 3Y2 O3-ZrO2 烧结陶瓷进行电性能研究。研究表明 :少量纳米ZnO掺杂降低了 3Y2 O3-ZrO2 的电导率 ,但随着掺入量的增加 ,电导率开始回升。在ZnO掺杂样品中加入少量纳米Al2 O3进行复合第二相掺杂 ,结果提高了3Y2 O3-ZrO2 材料的电导率。同时少量Al2 O3的掺入降低了晶粒电导活化能 。

Dy_2O_3掺杂对BaTiO_3陶瓷结构与性能的影响

对水热法合成的BaTiO3粉体进行稀土氧化物Dy2O3掺杂改性,利用扫描电镜、X射线衍射及电气性能测试等手段,分析了离子取代行为和晶格参数与固溶度之间的关系,重点研究了Dy2O3掺杂量对BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸、介电性能的影响规律.结果表明,Dy2O3在陶瓷的烧结过程中可抑制晶粒生长,使晶粒尺寸变小,提高了陶瓷的致密度.当掺杂量w(Dy2O3)为0.6%时,陶瓷晶粒的晶格常数达到最大值,此时晶粒内部缺位浓度最低,常温介电常数提高到4100,在-15～100℃范围内,介电常数随温度变化率为±10%,交流击穿场强为3 2kV/mm.

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂ZnO粉末的上转换发光特性

采用高温氧化法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZnO粉。通过X射线衍射和扫描电镜对其进行了成分和组织结构分析,发现样品主要由ZnO和YbF3组成。在ZnO中测量到少量Er3+和Yb3+,而YbF3中无Er3+,故发光主要是由ZnO产生的。在980nm半导体激光器的激发下,观察到由处于激发态能级4F9/2,4S3/2,2H11/2和2H9/2的Er3+离子向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为658,538,522和409nm的上转换发光。在488nmAr+激光器的激发下,观察到了较强的409nm的紫光,466和450nm的弱蓝光以及379nm的紫外光,分别对应于Er3+离子的2H9/2→4I15/2,2P3/2→4I11/2,4F3/2/4F5/2→4I15/2,4G11/2→4I15/2等跃迁。上转换发光强度随激发功率的变化关系表明,488nm激发下紫色上转换荧光为双光子过程,主要是通过Er3+/Yb3+离子间正向和反向的能量传递来实现的。

B_2O_3蒸汽掺杂的中低温烧结Y-BaTiO_3及其PTCR特性研究

通过B_2O_3蒸汽掺杂,Y-BaTiO_3陶瓷的烧结温度大幅度降低。B_2O_3蒸汽掺杂后的样品,室温电阻率下降,升阻比提高,通过对氧化硼蒸汽掺杂样品的XRD分析研究表明,硼间隙可以在钛酸钡晶格中存在,硼间隙和/或相关缺陷络合物可以形成电子捕获中心,从而提高PTCR效应。

Yb^(3+)/Er^(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能

采用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃,确定了最佳熔化温度(1 100℃)和退火温度(440℃,480℃)。测定得到基质玻璃的透过率为85%,掺入稀土后,透过率有所下降,并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器(LD)激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰,分别为410,532,546和656 nm,对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3+/Er3+(摩尔分数)和Er3+浓度对上转换发光强度的影响,当Yb3+∶Er3+=4∶1、Er3+摩尔分数为1.5%时,上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系,确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3+,Er3+离子间的能量传递,建立了上转换发光机制。

掺杂CaCO_3对熔盐电脱氧制备金属锆的影响

采用熔盐电脱氧法,在CaCl2熔盐中,以烧结的掺杂了不同摩尔分数CaCO3的ZrO2为阴极,石墨棒为阳极,制备出了金属锆。研究了掺杂物及其掺杂量对阴极的形貌和电解反应的影响。结果表明:掺杂物CaCO3提高了ZrO2电解脱氧的速度。其原因是在反应过程中,制备阴极时CaCO3分解生成的CaO溶解在熔盐中,在阴极内部形成更多的反应界面,提高了阴极的电化学反应活性,加快电解反应的进行,从而提高了电流效率,缩短了熔盐电脱氧制备金属锆的时间。

Y_2O_3掺杂对WO_3压敏非线性及介电性能的影响

在Y2O3掺杂量(摩尔分数)为0.2%～2%的范围内研究了Y2O3掺杂对WO3的非线性伏安特性及介电性能的影响.实验结果表明:随Y2O3掺杂量的增加,样品的非线性系数先增大后减小,在Y2O3掺杂量为0.8%附近达到最大值(3.61);样品的介电常数(在1kHz频率下测量)也是先增大后减小,其最大值(1.16×104)出现在Y2O3摩尔分数为1.2%附近的样品中.测量了各样品的阻抗频率依赖关系,并由此估算了不同Y2O3含量样品的晶粒电阻,利用德拜弛豫关系式解释了Y2O3掺杂引起WO3介电常数与晶粒电阻变化的关系.Y2O3掺杂的WO3陶瓷是一种新型的压敏电容材料.