TiO2空心微球在NaYF4∶Yb3+,Er3+/商业TiO2染料敏化太阳能电池中的应用

以TiCl₃为钛源,水热法制备高散射性能的锐钛矿TiO₂空心微球。以商业TiO₂(P25)/NaYF₄∶Yb~(³⁺),Er³⁺混合材料为底层薄膜,TiO₂空心微球为反射层组成双层结构光阳极薄膜,优化了太阳能电池性能。结果表明:新型结构的太阳能电池短路光电流(J_sc=16.81mA/cm²)、开路光电压(V_oc=0.78V)、填充因子(FF=0.66)和光电转化效率(η=8.65%),其光电转化效率与纯P25(6.70%)光阳极和P25/NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺(7.35%)光阳极相比较分别提升了29%和18%。     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

实验优化设计中频反应溅射Al2O3:Ce薄膜发光性质研究

为了得到最优发光的薄膜材料成分参数,采用均匀设计和二次通用旋转组合设计相结合的方法建立发光强度与薄膜中氧含量和Ce³⁺ 离子掺杂浓度的回归方程,并用遗传算法求其取最大值时的解。用中频反应磁控溅射技术制备了相应成分的Al₂O₃:Ce非晶薄膜。在320nm光激发下,获得了较理想的发射光谱,对薄膜发光机理分析表明:薄膜的光致发光来自于Ce³⁺ 离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁。发光强度强烈的依赖于薄膜的掺杂浓度和氧元素含量。XPS检测表明,Al₂O₃:Ce薄膜中存在Ce³⁺ 。Ce³⁺ 含量和薄膜的化学成分是通过X射线散射能谱(EDS)测量的。薄膜试样的晶体结构应用X射线衍射分析。     

Cr3+、In3+、Sb3+离子掺杂BiVO4电催化氧化水产过氧化氢

过氧化氢(H₂O₂)作为一种环境友好的化学品被广泛应用于多个领域。相对于传统的蒽醌法,基于双电子水氧化过程电催化制备H₂O₂具备反应过程简单、毒副产物少、可原位合成等优点。采用旋涂法制备掺杂不同浓度、不同种类金属离子(Cr³⁺、In³⁺、Sb³⁺)的钒酸铋(BiVO₄)薄膜,并系统探究其电催化氧化水产H₂O₂性能。实验结果表明,掺杂Cr³⁺可以提高BiVO₄的电流密度,其中3%Cr:BiVO₄在3.08 V vs RHE偏压下的电流密度约为29 mA/cm²;掺杂In³⁺和Sb³⁺可以提高BiVO₄对双电子水氧化反应的选择性。     

脉冲激光沉积ZnSe:Cox纳米晶薄膜的微结构及光学性质研究

采用脉冲激光沉积技术在基片温度为800℃条件下制备了不同Co含量的ZnSe:Co_x(x=0.1,0.3,0.5)微晶薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外透射光谱及光致发光光谱分析了薄膜的微结构及光学特性。结果表明：所制备的纳米晶薄膜结晶质量优秀,具有(111)择优取向,薄膜结晶质量、光谱透射率和光学带隙均随Co含量的增加而减小;薄膜在波长约700～850 nm处存在一吸收带,这源于Co²⁺在周围Se^2-构成的四面体晶场中⁴A₂(4F)→⁴T₁(4P)能级之间的跃迁;当Co掺入量x=0.5时,薄膜达到过掺杂状态,α-Co杂质相出现,薄膜红外光致发光谱大幅降低。     

静电纺丝技术制备NiOZnTiO3TiO2同轴三层纳米电缆及其形成机制

采用静电纺丝技术, 通过改进实验装置, 在最佳的纺丝条件下制备了 [Ni(CH₃COO)₂+PVP]-[Zn(CH₃COO)₂+PVP]-[Ti(OC₄H₉)₄+CH₃COOH+PVP] 前驱体复合电缆, 在600℃下将其进行热处理, 制备出了NiO-ZnTiO₃-TiO₂同轴三层纳米电缆。采用热重-差热 (TG-DTA)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析技术对样品进行了表征。对NiO-ZnTiO₃-TiO₂ 同轴三层纳米电缆的形成机制进行了讨论。结果表明, 所得产物为NiO-ZnTiO₃-TiO₂同轴三层纳米电缆。芯层为NiO, 直径大约为(42.024±4.405) nm; 中间层为ZnTiO₃, 厚度大约为(55.385±7.681) nm; 壳层为TiO₂, 厚度大约为(70.747±7.373) nm。      

可见光波段稀土激光晶体的研究进展

可见光激光在数据存储、光通讯、激光显示、激光医疗、激光打印以及科学研究等领域具有非常重要的应用价值。随着蓝光LD泵浦源的商用化, 直接泵浦稀土离子掺杂激光晶体实现可见光激光输出吸引了人们极大的研究兴趣。目前, 可见光稀土离子主要集中在Pr ³⁺、Dy ³⁺、Tb ³⁺和Sm ³⁺等。其中, Pr ³⁺的研究较多, 发光波长涵盖面较广, 发射波段覆盖蓝光、绿光、红光、橙光; Dy ³⁺和Tb ³⁺因为能够发射黄光以填补Pr ³⁺的不足也吸引了广泛的研究; 此外, Sm ³⁺和Eu ³⁺也是典型的可见波段稀土发光离子。本文综述了近几年可见波段稀土离子掺杂激光晶体的研究现状, 主要以Pr ³⁺、Dy ³⁺、Tb ³⁺和Sm ³⁺掺杂YAlO₃ (YAP)、Mg : SrAl₁₂O₁₉ (SRA)等晶体为研究对象, 总结了一套适合Pr ³⁺掺杂材料的判据, 对晶体生长、结构、热学性能、偏振光谱性能和激光性能进行了系统的研究。     

WO3/BiVO4复合薄膜的制备及其光电化学性能

导电玻璃作为基底制备WO₃纳米片薄膜，通过改变旋涂BiVO₄次数，以WO₃纳米片薄膜为基底成功制得不同厚度的WO₃/BiVO₄复合薄膜样品。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品进行表征，并对WO₃/BiVO₄复合薄膜样品进行吸收光谱、光电流、光电催化和交流阻抗测试。结果表明：WO₃/BiVO₄复合薄膜样品的光电流密度和光电催化降解效率相较于单一WO₃纳米薄膜都得到了提高，具有更好的光电化学性能。且旋涂两次BiVO₄的WO₃/BiVO₄复合薄膜样品有最高的光电流密度值(1.79 mA/cm²)和光电催化降解效率(约为60.5%),比单一WO₃材料的光电流密度(1.30 mA/cm²)提高了27.4%,光电催化降...     

Confinement and antenna effect for ultrasmall Y2O3:Eu3+ nanocrystals supported by MOF with enhanced near-UV light absorption thereby enhanced luminescence and excellently multifunctional applications

A novel host-guest luminous system with enhanced near-UV light absorption thereby enhanced luminescence are designed based on the synergism of quantum confinement,spatial confinement,and antenna effect,where ultrasmall Y₂O₃:Eu³⁺nanocrystals are fixed inside MOF(Eu/Y-BTC)as supporting structure.The Eu/Y-BTC not only limits the size and leads to lattice distortion of Y₂O₃:Eu³⁺nanocrystals and controls the distance between nanocrystals,but also promotes the light absorption and emission.The significantly red-shifted and broadened charge transfer band of Y₂O₃:Eu³⁺/(Eu/Y-BTC)leads to the excellent applications of Y₂O₃:Eu³⁺in white light-emitting diodes(LEDs).Our results show that white light with superior color quality(CRI>90)and extremely high luminous efficacy(an LER of 335 lm/W)could be achieved using Y₂O₃:Eu³⁺/(Eu/Y-BTC)as red phosphor.The Y₂O₃:Eu³⁺/(Eu/Y-BTC)also improves the photoelectric performance of dye-sensitized solar cells(DSSCs),not only because Y₂O₃:Eu³⁺/(Eu/Y-BTC)has a large specific surface area and the adsorption amount of the dye is increased,but also because the valence band position of Y₂O₃:Eu³⁺/(Eu/Y-BTC)is 2.41 eV,which can provide an additional energy level between the TiO2 and dye,promoting electron transfer.For these advantageous features,the multifunctional Y₂O₃:Eu³⁺/(Eu/Y-BTC)composite product will open new avenues in white LEDs and DSSCs.     

改性(Sr,Ca)TiO3基储能陶瓷介电及MLCC性能研究

工业级脉冲储能多层瓷介电容器(MLCC)是现阶段国内研制和生产电子启动装置的重要元器件, 针对国内主要有机薄膜电容器尺寸大、寿命短、可靠性较低的不足, 本研究采用传统固相反应法, 制备了SrTiO₃和CaTiO₃基的脉冲储能介质陶瓷材料, 研究了微量助烧剂掺杂, 以及Sr²⁺/Ca²⁺相互掺杂对陶瓷材料的介电性能的影响, 并进一步制备和研究了以(Sr,Ca)TiO₃为基体MLCC性能。实验结果表明: 通过加入质量分数1.0%的助烧剂, 引入微量Bi³⁺ 可取代Sr²⁺, 提高了SrTiO₃材料的介电常数, 而Bi³⁺对CaTiO₃基材料的介电性能无明显影响; Mn元素有效抑制高温烧结中Ti⁴⁺的还原, 降低介电损耗; 加入助烧剂有效降低瓷粉的烧结温度, 提高材料的致密性。(Sr_xCa_1-x)TiO₃体系的MLCC可保持较高的介电常数和较低的介电损耗, 当 x=0.4 时, 其介电损耗tanδ=1.8×10^-4, 击穿强度为59.38 V/μm, 高低温放电电流变化率为±7%, 放电稳定, 在常温和高温(125 ℃)下经1000次循环充放电实验均未失效, 是一种在不同电场强度下具有相对较优的容量稳定性以及较高可靠性的脉冲特性(Sr,Ca)TiO₃基电容器陶瓷介质材料。     

掺杂Mg对纳米CoFe2O4/SiO2复合薄膜结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法制备了纳米Co_1-xMg _xFe₂O₄/SiO₂(x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) 复合薄膜。利用XRD、SEM、原子力显微镜、振动样品磁强计对薄膜的结构、形貌和磁性进行了分析, 研究了Mg²⁺含量对样品结构和磁性的影响。结果表明, 样品中Co_1-xMg _xFe₂O₄具有尖晶石结构, 晶粒尺寸在38~46 nm之间。随着Mg²⁺含量的增加, Co_1-xMg _xFe₂O₄的晶格常数减小, 样品的饱和磁化强度减小, 矫顽力先增大后减小。样品Co_0.4Mg_0.6Fe₂O₄/SiO₂垂直和平行膜面的矫顽力分别为350.7 kA·m^-1和279.4 kA·m^-1, 剩磁比分别为67.2%和53.9%, Co_1-xMg _xFe₂O₄/SiO₂复合薄膜具有较明显的垂直磁各向异性。     

Lu2(MoO4)3:Eu3+荧光粉的制备及热增强发光

采用固相法制备了Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺系列红色荧光粉，利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)和荧光光谱(PL)仪对制备荧光粉的结构、形貌、元素组成及光致发光性能进行表征与分析。实验结果表明Eu³⁺成功掺入基质晶格中并得到Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺纯相样品，荧光粉颗粒大小在2μm左右。制备温度依赖样品光致发光结果表明1 000℃下制备Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺样品发光性能最好。煅烧时间依赖样品光致发光结果表明1 000℃下煅烧时间为6 h时样品发光效果最好。反常于荧光粉发光热猝灭现象，Lu₂(MoO₄)₃:Eu³⁺样品在外界测试温度为250℃左右时出现热增强...     

稀土铁酸盐的制备及光催化性能

在600℃温度下热分解配位前驱体,制备出5种稀土铁酸盐颗粒(ReFeO₃,Re=Y³⁺、La³⁺、Sm³⁺、Gd³⁺和Ho³⁺)。采用XRD、SEM、Uv-Vis DRS以及VSM等手段对所制备产物进行物相、表面形貌、能带结构以及磁性能等进行表征。XRD表明,含Y³⁺、La³⁺和Gd³⁺的前驱体灼烧后产物为单相正交晶系的ReFeO₃,而Sm³⁺和Ho³⁺的前驱体灼烧后产物则是由ReFeO₃和微量的稀土氧化物Re2O₃两相构成的复合物。DRS结果反映,所有灼烧产物从紫外区到可见区对光都有比较强的相应,能带结构有轻微差异。VSM结果显示,所有产物均具有一定的弱铁磁性,其中HoFeO₃的磁性最强,磁参数分别为:H_c=28656 A/m,M_s=0.286 Am²/kg,M_r=0.076 Am²/kg。同时用MO作为光降解模型,研究产物的光催化活性。MO降解结果显示,所有产物对MO光降解都具有良好的催化性,其中YFeO₃展现更强的催化效果,MO在其作用下,光照4h的降解率达86%。     

PdSe2半导体薄膜的真空硒化法制备研究

PdSe₂薄膜主要通过机械剥离法和气相沉积法制得, 本研究采用一种简单有效的可在SiO₂/Si衬底上制备PdSe₂薄膜的方法。通过高真空磁控溅射技术在SiO₂/Si衬底上沉积一层Pd金属薄膜, 将Pd金属薄膜与Se粉封在高真空的石英管中并在一定的温度下进行硒化, 获得PdSe₂薄膜。根据截面高分辨透射电镜(HRTEM)照片可知PdSe₂薄膜的平均厚度约为30 nm。进一步研究硒化温度对PdSe₂薄膜电输运性能的影响, 当硒化温度为300 ℃时, 所制得的PdSe₂薄膜的体空穴浓度约为1×10¹⁸ cm^-3, 具有最大的室温迁移率和室温磁阻, 分别为48.5 cm²·V^-1·s^-1和12%(B=9 T)。值得注意的是, 本实验中通过真空硒化法获得的薄膜空穴迁移率大于通过机械剥离法制得的p型PdSe₂薄膜。随着硒化温度从300 ℃逐渐升高, 由于Se元素容易挥发, Pd薄膜的硒化程度逐渐减小, 导致薄膜硒含量、迁移率和磁电阻降低。本研究表明：真空硒化法是一种简单有效地制备PdSe₂薄膜的方法, 在贵金属硫族化合物的大面积制备及多功能电子器件的设计中具有潜在的应用价值。     

Ba3(VO4)2:Sm3+荧光粉的熔盐法合成及其温度传感特性

采用熔盐法成功合成了Ba_3-x(VO₄)₂:xSm³⁺(x=0.02～0.16)一系列荧光粉,探讨了合成条件、Sm³⁺掺杂对样品结构和发光性能的影响,并探究了样品的温度传感性能。结果表明：合成样品的适宜反应条件是煅烧温度为900℃、煅烧时间为1 h、原料与熔盐质量比为1∶3,所得样品相纯度和结晶度均较高。样品微观形貌呈片状,厚度约1.5～3 mm。在318 nm激发下,Ba_3-x(VO₄)₂:xSm³⁺的发射光谱中可同时观察到VO₄^3-基团的宽带发射和Sm³⁺的特征发射,样品的发光颜色集中在黄白光区域。随着Sm³⁺掺杂浓度(x)从0.02增大到0.16,Sm³⁺的特征发射峰强度呈现出先升后降的变化趋势,当x=0.10时,发射峰强度达到最高值。导致其浓度猝灭的主要原因是电偶极-电偶极(...     

Ba源配比对MOCVD法制备YBCO薄膜性能的影响研究

采用单一液相混合源进液及闪蒸的MOCVD系统在LaAlO₃(001)单晶基片上制备YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)薄膜, 研究混合源中Ba含量对YBCO超导薄膜成分、结构及电流承载能力的影响。结果表明, 当Ba含量较小时, YBCO薄膜中易于形成尺寸较小的CuO颗粒; 随着Ba含量的增加, 薄膜中形成Ba₂CuO₃晶粒, 并且Ba₂CuO₃晶粒尺寸随Ba含量的增加而逐渐增大。杂质相的含量、尺寸以及与YBCO的晶格匹配程度对YBCO薄膜的双轴取向生长和电流承载能力具有重要影响。当原料摩尔配比Ba/Y=3.9时, 成功制备出了具有优异面内面外取向、结构致密的YBCO超导薄膜, 77 K下的300 nm厚度薄膜的临界电流密度达到4.0 MA/cm², 该研究结果对于第二代涂层导体的发展具有重要意义。     

YVO4:Eu3+@YPO4纳米核壳结构荧光粉的水热合成及表征

为了提高传统YVO₄:Eu³⁺荧光粉的发光效率及稳定性, 采用水热法制备合成了YVO₄:Eu³⁺@YPO₄纳米核壳结构荧光粉, 通过X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段对所得样品进行表征. XRD和TEM测试结果表明: 由水热法合成的YVO₄:Eu³⁺@YPO₄荧光粉包含YVO₄:Eu³⁺核心和YPO₄壳层两种结构, 荧光粉粒径为10~30 nm, 壳厚为5~10 nm, 形态规则、粒径均匀、结晶度高; 荧光光谱测试结果表明: YVO₄:Eu³⁺@YPO₄荧光粉比单纯YVO₄:Eu³⁺荧光粉的发光效率高出66.75%, 且具有较高的色纯度. 结合第一性原理方法, 对YVO₄和YPO₄晶体的能带结构进行理论计算, 定性说明了电子跃迁和发光的关系.     

新型Na5Y(MoO4)4∶Eu3+红色荧光粉的制备和发光性能研究

目前在LED应用领域,高色温、低显指等问题对白光LED(WLED)的实际应用存在限制,制备一种能够有效发出红光的发光材料,对促进WLED的发展具有重大意义。本文采用高温固相法制备了一系列Na₅Y_1-x(MoO₄)₄∶xEu³⁺(x=0.1～0.9)荧光粉,利用X射线粉末衍射仪对样品的物相结构进行研究,XRD测试结果表明,Na₅Y(MoO₄)₄∶Eu³⁺样品的衍射图与纯相Na₅Y(MoO₄)₄完全一致,说明Eu³⁺掺杂对Na₅Y(MoO₄)₄的晶体结构未产生显著改变。使用荧光粉激发光谱与热猝灭分析系统对样品的发光性能进行了表征,结果显示,Na₅Y_1-x(MoO₄)_4<...     

Y3+掺杂Ce:Li6Lu(BO3)3闪烁体的发光性能研究

针对Ce:Li₆Lu(BO₃)₃晶体有效原子序数(Z_eff)高的问题, 采用低原子序数的Y³⁺离子部分置换晶体中的Lu³⁺离子。通过固相合成法制备了Ce:Li₆Lu_1-xY_x(BO₃)₃(0≤x≤1)固溶体。X射线粉末衍射(XRD)分析表明, 该系列固溶体结构与Li₆Gd(BO₃)₃晶体相同, 空间群为P2_1/c。其X射线激发发射(XSL)的发光强度随着Y³⁺的含量增加而降低, 当x=0.5时, 固溶体的有效原子序数与Li₆Gd(BO₃)₃闪烁体相当, 但XSL发光强度是其1.4倍。Ce:Li₆Lu_0.5Y_0.5(BO₃)₃的XSL光谱和PL光谱都在400 nm附近出现Ce³⁺离子的特征峰, 可拟合出361和419 nm两个发光分量, 分别对应于Ce³⁺离子的激发态电子的⁵d₁→²F_5/2和⁵d₁→²F_7/2能级跃迁。Ce:Li₆Lu_0.5Y_0.5(BO₃)₃固溶体的衰减时间比Ce:Li₆Lu(BO₃)₃略长, 为19.6 ns。当x=0.50~0.70时, Ce:Li₆Lu_1-xY_x(BO₃)₃(0≤x≤1)闪烁体比较适合作为中子探测材料。     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。