稀土掺杂氧化物纳米光催化剂的研究进展

当前,环境污染已经成为人类社会的比较严重的问题,光催化剂的出现为这一问题的解决提供了廉价方便的解决途径。20世纪60年代晚期,人们首先发现了二氧化钛光催化剂,随后各种光催化剂相继出现。目前氧化物光催化剂仍然是现在一种重要的催化剂。常见的氧化物光催化剂包括二氧化钛、氧化锌等。氧化物光催化剂本身有着优良的光催化效能,掺入稀土离子后,降低光催化剂吸收光子能量的门槛,促进光催化剂电子空穴的电荷分离,同时带来杂质能级,有效的提高了光催化剂的催化效能。

ZnO基纳米光催化剂的研究进展

当光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度时,电子吸收光子能量,跃迁到导带上,同时在价带留下空穴,此时部分电子和空穴迁移到催化剂的表面,与氧气或水反应生成自由基,与污染物进行氧化还原反应,从而把污染物降解。常见的光催化材料是ZnO和稀土掺杂ZnO纳米材料,常见的制备方法有沉淀法,水热,溶胶凝胶等方法。稀土离子的引入,会在ZnO的带隙中形成大量缺陷能级和杂质能级,这些能级的存在,有利于多光子过程,促使ZnO晶格对可见光的吸收,也促进了电子空穴的分离,促进光催化能力的提高。

二氧化铈纳米材料的研究进展

二氧化铈是一种淡黄或黄褐色氧化物粉末,广泛应用于陶瓷材料、发光与显示材料、光催化材料、化学机械抛光等领域。铈元原子在一定的条件下,可以失去核外2个6s电子和1个5d电子,形成三价的Ce^(3+)离子,也可以再失去1个4f电子形成四价的Ce^(4+)离子。铈元素的变价特性使得它具有良好的光电性能,能够掺杂在其它半导体材料中进行载流子的调控,也可以掺杂在光学材料中,对光学材料的电子结构和能级结构进行调控,从而调控光学材料的发光。此外铈的氧化物CeO_(2)具有很高的氧化电势,从而使稀土氧化物中活性很高的一种氧化物催化剂。将二氧化铈材料制成纳米级后,可以制成化学机械抛光液,应用于高精度的电子器件抛光,也可以制备成光催化剂,对染料污染物进行光催化分解。本文将综述氧化铈纳米材料的研究进展。

ZnO:Eu纳米材料的研究进展

ZnO是一种典型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,常温下禁带宽度约为3.36 eV,激子结合能约为60 meV。ZnO可以作为紫外光发射材料,室温或下,激子有较好的环境稳定性。常见的ZnO发光,除了有带隙的紫外发光外,还存在可见的缺陷发光,常见的缺陷发光是ZnO内的氧空位在500~530 nm的绿光发射。稀土离子具有4f电子,有着丰富的能级结构。ZnO掺杂稀土元素后,ZnO的带隙中可以存在丰富的能级,从而对稀土掺杂ZnO进行发光波长的调控和剪裁,促使丰富多彩的发光。将稀土掺杂ZnO材料做出纳米级后,会有一些多优点,例如纳米级的稀土掺杂ZnO材料显示精度会高于微米级,纳米级的稀土掺杂ZnO材料具备一定的光催化能力,有些纳米级的稀土掺杂ZnO可以做出荧光探针,具备一定的探测能力。近年来有许多稀土掺杂ZnO纳米材料的论文报道。本文将综述Eu掺杂ZnO纳米材料近年来的研究进展。

铝酸锶长余辉材料的研究进展

长余辉材料,一般是指材料在受到光的照射后,撤去激发源后,材料能够保持较长时间的发光的一类材料。古代的夜明珠和现在有些提示标牌,荧光棒等都含有长余辉材料。现在的长余辉材料的发展经历了硫化物到铝酸盐的发展过程。其中,稀土掺杂铝酸锶材料余辉时间长,亮度比较好,化学和热性能比较稳定,对环境友好无毒,已经逐步代替硫化物长余辉材料,在蓝光到绿光发光的长余辉发光领域广泛应用。目前长余辉材料已经广泛应用于标识标牌,开关标识,夜光涂料等方面,在交通、消防、建筑等领域有着广阔的应用前景。

Na2CO3沉淀制备超细Y2O3粉体的研究

超细Y2O3具有尺寸效应和稀土元素的双重特性,广泛应用于MLCC,超耐热合金等高新材料。在前期获得晶型Y2(CO3)3的基础上,对Na2CO3沉淀制备超细Y2O3粉体进行了深入研究,结果表明:与温度、浓度等条件相比,搅拌陈化过程对Y2(CO3)3粒度的影响较大,可以使针状和片状聚集的类球形Y2(CO3)3粉体逐渐分散转化成粒度更小的颗粒;实验最终在并流加料、反应温度40℃, pH 5.5~6.5, YCl3浓度1.0 mol·L^-1,加料速度10 mL·min^-1,搅拌转速600 r·min^-1, 40℃搅拌陈化48 h的条件下可得到D50=3.77μm,(D90-D10)/2D50=0.70的Y2(CO3)3;在550℃较低温度下焙烧2 h后,得到了D50=2.69μm,(D90-D10)/2D50=0.97的超细氧化钇粉体。研究为Na2CO3沉淀制备超细Y2O3工艺提供基础和可能,对提高Y2O3产品附加值和减少普通Y2O3积压具有重要意义。