Zn-Al共掺杂和形貌调控制备LiMn_(2)O_(4)正极材料及其电化学性能

采用固相燃烧法在不同焙烧温度(600、650、700和750℃)下制备了LiZn_(0.05)Al_(0.03)Mn_(1.92)O_(4)正极材料,采用XRD、SEM、XPS对其进行了表征,通过循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试了其电化学性能。结果表明,Zn-Al共掺杂和焙烧温度未改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,正极材料的结晶性随焙烧温度(<750℃)的升高而增加,650℃及以上时形成了较多包含高暴露(111)晶面、小面积(110)、(100)晶面的截断八面体形貌晶粒,但750℃时正极材料发生部分分解。焙烧温度650℃的样品(LZAMO-650)表现出最佳的电化学性能,在5 C和10 C倍率下,初始放电比容量分别为101.3、99.9 mA·h/g,循环1000圈后容量保持率分别为81.5%、74.3%;LZAMO-650样品极化作用较小,有较好的循环可逆性,具有较低的电荷转移阻抗(R_(ct)=132.14Ω)和较大的锂离子扩散系数(DLi^(+)=3.65×10^(–16)cm^(2)/s)。Zn-Al共掺杂和形貌调控改性LiMn_(2)O_(4)正极材料有效抑制了Jahn-Teller效应,形成的截断八面体颗粒形貌降低了Mn的溶解,同时提供了更多的Li^(+)迁移三维通道,从而改善了材料的电化学性能。

正挤压挤压比对Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金组织和性能的影响

对Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金进行了不同挤压比的正挤压试验,并对挤压态合金进行180℃的时效处理。采用OM、TEM、拉伸试验、硬度测试和断口形貌观察,研究了不同挤压比正挤压以及时效对Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金组织与力学性能的影响。结果表明:随着挤压比的增加,Mg-4Sn-2Zn-0.5Mn合金动态再结晶越来越充分,晶粒不断细化,组织均匀性逐渐提高。挤压比25时,合金动态再结晶完全。随着挤压比的增加,合金的抗拉强度、屈服强度逐渐升高,伸长率逐渐下降。时效处理进一步提高了挤压态合金的硬度与强度。随着时效时间的增加,挤压比25挤压的合金硬度先升高后降低,时效42 h时合金的硬度达到最大值83.7 HV,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为382.5 MPa、335.4 MPa和8.2%。

乙腈-水系混合电解液对Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池电化学稳定性的影响

Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料具有稳定的三维框架结构、较高的工作电压和相对成熟的制备工艺,近年来也逐渐用于水系锌离子电池中。然而,二价Zn^(2+)的脱嵌和活泼的水系反应环境会加速磷酸盐晶格的破坏。本文在Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池体系的水系电解液中加入适量的乙腈(AN),研究电解液中AN与水的比例对离子溶剂化结构和电化学行为的影响规律,并通过非原位XRD探究Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)晶体结构的演变。结果表明:过少的AN会加快正极材料晶格框架的破坏,而过多的AN会减缓电极反应动力学;在含有适量AN的电解液中,Zn-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)电池不但在50 mA/g的电流密度下具有91.4 mA·h/g的较高比容量,同时在500 mA/g的电流密度下可以稳定循环1000次且无明显容量衰退。

Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷的制备与表征

本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧结温度、Zn掺杂量x、Sn掺杂量y等因素对Mg_(2)TiO_(4)的晶体结构无明显影响,烧结致密性随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4),烧结致密性最佳,达到98%。微波介电特性分析结果表明,Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)的介电常数εr与品质因数Q×f值,均随烧结温度的升高而呈先增大后减小的趋势,且其谐振频率温度系数τf具有较好的稳定性,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O4,εr≈15.55,Q×f≈319690GHz,此时τf≈-52.06×10^(-6)·℃^(-1)。与前人的研究结果比较后可知,本研究制备的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4)不仅将烧结温度大幅下降至1300℃,还能将品质因子提升至319690GHz,使其微波介电性能得到有效改善。

ZnAl_(2)O_(4):Mn材料的制备及发光性能

以共沉淀法与煅烧法联用,成功制备了一系列ZnAl_(2)O_(4):xMn样品。通过扫描电镜和X射线粉末衍射测试研究了样品的形貌和物相特征,结果表明尖晶石结构的ZnAl_(2)O_(4)中[AlO_(6)]的八面体位可以有效被Mn^(4+)替代。通过荧光激发和发射光谱研究了样品的发光性能,发现Mn^(4+)在ZnAl_(2)O_(4)体系中掺杂可以显示出明亮的红色发光(发射峰值位于680 nm处)。比较不同Mn^(4+)浓度(Mn与Al的物质的量之比)掺杂样品的发光强度时发现,Mn4+最佳掺杂浓度为0.06%。通过德克斯特公式分析了发光强度与浓度关系,探究浓度猝灭机制,结果表明最邻近离子之间能量传递造成Mn4+浓度猝灭的发生。为了提高Mn4+的发光强度,选择了7种金属离子(Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Sr^(2+)、Sn^(2+)和Ga^(3+))与Mn^(4+)共掺杂进入ZnAl_(2)O_(4)基质中,其中效果较突出的为Li^(+)和Ga^(3+),其共掺杂使Mn^(4+)发光强度分别增强0.6倍和1倍。

MnFe_(2)O_(4)-CR的制备及其活化过一硫酸盐降解盐酸四环素性能

利用水热法将Mn Fe_(2)O_(4)负载在生物质汽化炭渣(CR)上,得到了负载型复合催化剂Mn Fe_(2)O_(4)-CR,通过SEM、XRD、XPS、BET和VSM对Mn Fe_(2)O_(4)-CR进行了表征,将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解盐酸四环素(TC)。考察了不同反应体系、Mn Fe_(2)O_(4)与CR质量比、PMS用量、催化剂用量、温度、pH、阴离子(HCO_(3)–、H_(2)PO_(4)^(–)、Cl^(–)、NO_(3)^(–))和腐植酸(HA)对MnFe_(2)O_(4)-CR/PMS体系降解TC的影响,探究了Mn Fe_(2)O_(4)-CR的稳定性和循环使用性,并探讨了Mn Fe_(2)O_(4)-CR/PMS体系中TC可能的降解机理。结果表明,Mn Fe_(2)O_(4)与CR质量比为1∶2时制备的Mn Fe_(2)O_(4)-CR催化效果良好,在30℃、30 mg MnFe_(2)O_(4)-CR、40 mg PMS、90 min的条件下,100 mL质量浓度为50mg/L自然pH的TC溶液中TC的降解率达到91.32%。Mn Fe_(2)O_(4)-CR可利用其磁性回收,经过5次循环利用,催化PMS降解TC的降解率仍能达到82.90%,表明MnFe_(2)O_(4)-CR具有良好的稳定性和重复使用性。Mn Fe_(2)O_(4)-CR/PMS体系中,硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)、·OH、单线态氧(^(1)O_(2))和过氧自由基(O_(2)^(-)·)是降解TC的主要活性氧物种,并提出了相应的催化降解机理。

Al_(2)O_(3)表面包覆增强K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉发光性能和湿热稳定性

研究了粉末原子层沉积技术(ALD)在白光LED用K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)(KSFM)红色荧光粉包覆和表面改性中的应用,以及对其结构特性、发光性能和湿热环境中稳定性的影响。结果表明,采用ALD技术以三甲基铝作为前驱体、臭氧作为氧化剂,可以在KSFM表面形成氧化铝包覆层。X射线衍射、表面形貌分析表明,ALD处理过程不会影响KSFM荧光粉的晶相和形貌特征。发光光谱分析表明,由于氧化铝钝化特性还会增强KSFM荧光粉的发光强度,并且不改变其发光波长。相较于未经包覆的KSFM荧光粉,包覆层可以显著改善KSFM粉末的湿热环境稳定性,ALD包覆后样品的相对发光强度在85%湿度/85℃环境中老化处理24 h后仍能保持初始值的84%。

Zn_2SiO_4∶Mn^(2+)电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函(DFT)理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对Zn2SiO4∶Mn2+的电子结构(能结构、态密度)和光学性质进行了理论计算。计算结果表明,Zn2SiO4∶Mn2+是一种间接带隙半导体,禁带宽度为2.934 eV;其能态密度主要由Zn-3d,O-2p和Si-3p决定;静态介电函数ε1(0)=2.82;折射率n0=1.75;吸收系数最大峰值为7.37×104cm-1;利用计算的能带结构和态密度分析了Zn2SiO4∶Mn2+材料的介电函数、反射谱、复折射率以及消光系数等光学性质,为Zn2SiO4∶Mn2+发光材料的设计与应用提供了理论依据。

纳米荧光粉Zn_2SiO_4:Mn^(2+),Er(3+)显现潜在手印研究

采用溶胶-凝胶法制备了Zn2SiO4:Mn2+,Er3+(ZSME),通过超声波处理得到粒度均匀、分散性较好的纳米粉体。将荧光粉与铁粉混合,采用磁性刷刷显不同客体上的潜在手印,采集了手印荧光光图像,与有机纳米荧光粉进行了手印显现、成像对比研究。实验结果表明:ZSME纳米荧光粉适用于非渗透性和半渗透性客体上的手印显现,其发光亮度高,可以显现出手印的第三级特征(汗孔),有效降低背景干扰,适用于背景图案复杂客体上的手印显现与成像。

Zn_2SiO_4∶Mn^(2+)荧光粉的燃烧法合成及其发光特性

用燃烧法成功合成了Zn2 -xSiO4∶xMn(0≤x≤ 0 .10 )粉末样品并表征了其发光特性。XRD测量结果表明 ,在 6 0 0℃下燃烧数分钟、90 0℃以上进行热处理 4h后 ,所得样品为单相Zn2 -xSiO4∶xMn(0≤x≤ 0 .10 ,Willemite)。监控 5 2 5nm发射 ,测得Zn2 -xSiO4∶xMn(0 <x≤ 0 .10 )的最强激发峰为Mn2 + 的6A1→4T1跃迁 (约 2 5 4nm)。 2 5 4nm激发下 ,Zn2 -xSiO4∶xMn(0 <x≤ 0 .10 )的最强发射峰为Mn2 + 的 3d电子组态内自旋禁戒的4T1→6A1跃迁 (约 5 2 5nm)。结果表明 ,发光强度、最强峰位、最佳激活剂浓度等与初始原料、燃烧温度、燃烧剂的用量。

Zn_2SiO_4∶Mn的VUV和UV光谱特性

采用高温固相反应法以硅酸为原料合成了等离子显示用荧光体Zn2 SiO4 ∶Mn ,研究了Zn2 SiO4 ∶Mn的VUV和UV光谱特性 ,表明波长小于 2 0 0nm的部分的基质吸收带主要是氧的 2 p轨道到锌的 3d轨道跃迁产生的 ,波长大于 2 0 0nm的部分的基质吸收带是氧的 2 p轨道到硅的 3p轨道跃迁吸收。在VUV和UV激发下 ,Mn2 +的浓度与发射强度的相关性研究表明 ,在不同区域激发时荧光体的发射强度随着Mn2

溶胶凝胶软石印法制备Zn_2SiO_4∶Mn图案化薄膜及其发光性能的研究

采用溶胶 凝胶法制备了Zn2SiO4∶Mn薄膜并结合毛细管微模板技术实现了薄膜的图案化,利用X射线衍射(XRD),原子力显微镜,光学显微镜,发光光谱等手段对Zn2SiO4∶Mn的结晶过程、发光性质进行了研究。XRD结果表明,溶胶 凝胶法合成的样品在800℃时已开始结晶,在1000℃时可得到纯相的Zn2SiO4∶Mn,这比传统的固相法的烧结温度低150℃。Zn2SiO4∶Mn薄膜的激发光谱在220nm和280nm之间有一个强的吸收峰,峰值位于248nm,发射光谱的最大值位于522nm,为绿光发射。从原子力显微镜照片可知组成薄膜的粒子比较均匀,其平均直径为220nm。我们获得了四种图案化宽度,分别是5,10,20,50μm。光学显微镜的结果表明,图案薄膜烧结后相对于烧结前有10%～20%的收缩。

彩色PDP纳米稀土荧光粉Zn2SiO4：Mn，Er的制备与性能研究

利用溶胶-凝胶法结合超声波分散技术，制备了适用于彩色PDP的绿色纳米荧光粉Zn2SiO4：Mn，Er，同时对样品的后处理等一系列影响其性能的因素进行了讨论。此方法极大地节省了反应时间，所得荧光粉的色坐标x=0．2246，y=0.6984；平均粒度为50nm，相对发光强度达467．4。

Zn_2SiO_4(ZnB_2O_4):Mn^(2+),Sm^(3+)发光材料的制备与荧光性能

使用高温固相法首次合成了Zn2SiO4(ZnB2O4)∶Mn2+,Sm3+发光材料,探讨了烧结温度、Sm3+含量对样品荧光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、荧光光谱等分析手段对Zn2SiO4(ZnB2O4)∶Mn2+,Sm3+粉末的结构、发光性能进行了表征。确定了该荧光材料的最佳合成条件,离子掺杂浓度等。实验结果表明:组成为Zn2SiO4(ZnB2O4)∶1.2%Mn2+,8%Sm3+的样品在950℃还原气氛下烧结,发光强度最高;反应生成的ZnB2O4和掺杂Sm3+可以大幅提高材料发光强度。

Mn^(2+)在Zn_2SiO_4中的发光

利用Sol gel法制备掺Mn2 + 的Zn2 SiO4的前驱体 ,并将前躯体在弱氧化气氛下在 10 0 0℃煅烧 2h ,得到掺Mn2 + 的Zn2 SiO4试样。X射线衍射分析确定试样为α Zn2 SiO4晶相。荧光分析测定试样的激发光谱和发射光谱。结果显示Mn2 + 掺杂的α Zn2 SiO4可发蓝色和绿色荧光 ,这一结果显然不同于以前的文献报道。同时 ,我们讨论了Mn2 + 在Zn2

CaF2包覆Zn2SiO4：Mn^2＋绿色荧光粉的发光性能研究

采用溶胶-凝胶法在Zn2SiO4:Mn2+荧光粉颗粒表面包覆一层CaF2薄膜,研究CaF2膜对Zn2SiO4:Mn2+荧光粉的表面形貌以及发光性能的影响。利用扫描电子显微镜、XPS光电子能谱仪、荧光光度计分析包膜荧光粉的表面形貌、成分、紫外发射特性,并在模拟的等离子显示器工作条件下测试材料的真空紫外特性,与未包覆的Zn2SiO4:Mn2+荧光粉的各项性能进行比较。结果表明,CaF2在Zn2SiO4:Mn2+荧光粉表面呈细小颗粒状弥散分布,包覆后的荧光粉的亮度得到了明显的提高,余辉时间没有改变,色坐标未发生较大漂移,此结论对于改善PDP的显示性能及降低其成本均具有重要意义。

基于Zn_2SiO_4:Mn的成像器件紫外增强薄膜制备及表征

在CCD、CMOS等硅基光电成像器件的光敏面镀下变频薄膜将紫外波段的光变为可见波段的光,可实现CCD、CMOS等硅基光电成像器件的紫外响应。考虑Zn2SiO4∶Mn粒子直径小,稳定性好,荧光量子效率高等优点,本文用"旋涂法"在石英基底上生成Zn2SiO4∶Mn紫外增强薄膜,并对其透射光谱、吸收光谱、激发光谱与发射光谱等光学性质进行分析。实验测得薄膜在300 nm以下透过率极低并具有很强的吸收,在300 nm以上透过率很高且吸收很弱;激发峰在260 nm,发射峰在525 nm,可以实现将紫外光转化为可见光。分析了Zn2SiO4∶Mn薄膜的均匀性、厚度、稳定性等物理性质对其变频性能的影响。实验结果表明,利用Zn2SiO4∶Mn薄膜可以有效增强CCD等光电器件的紫外响应,实现光电器件的紫外探测。

Zn_2SiO_4:Mn^(2+)发光材料的低温合成及其发光性能

采用水热合成工艺低温制备了Mn2+掺杂的Zn2SiO4发光材料,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)对样品的结构和形貌进行观察,并以此分析了水热过程中Zn2SiO4的形成机制。采用吸收光谱、荧光光谱对其光吸收及光致发光性能进行分析。测试结果表明:水热220℃反应6 d基本可获得完全的Zn2SiO4,产物为短棒状,宽度约为0.25μm,长度约为1μm。吸收光谱显示产物在380,250,220 nm处存在光吸收,并且在253 nm紫外光激发下产生强烈的522 nm绿色发光。

溶胶-凝胶法制备Zn_2SiO_4:Mn荧光粉及其发光特性的研究

利用溶胶-凝胶法制备Zn2SiO4和Zn2SiO4:Mn凝胶,将其在110℃下烘干成粉状;将烘干后的粉末在1000℃高温下煅烧2 h,得到含Zn2SiO4和Zn2SiO4:Mn纳米颗粒.XRD结果表明,测定的式样为-αZn2SiO4晶相,并且掺杂前后晶相没有发生明显变化;试样的荧光光谱测定的结果表明,Mn2+掺杂的Zn2SiO4发绿色荧光.最后对这种物质的发光机理进行了分析.

等离子显示屏用Zn_2SiO_4:Mn^(2+)荧光粉的研究

采用高温固相法制备PDP绿色荧光粉Zn2SiO4:Mn2+,研究了Zn/Si摩尔比、激活剂Mn2+含量的变化对荧光粉真空紫外光谱、相对亮度、余辉时间及色坐标的影响.试验结果表明,当Zn/Si摩尔比为1.905,Mn2+含量为0.11 mol时,所制备的荧光粉Zn2SiO4:Mn2+的色坐标x=0.2109,y=0.7115,发射波长525 nm,余辉时间t1/10为3.5 ms.