稀土元素(La、Ce、Nd、Pr、Sm)掺杂纳米TiO2相对介电常数的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2以及稀土元素(La、Ce、Nd、Pr、Sm)掺杂纳米TiO2粉体.采用TEM和XRD研究了粉体形貌和晶体结构,利用TH2816型宽频LCR数字电桥测试分析了粉体介电特性.结果表明,所有稀土元素的掺杂均提高了纳米TiO2的相对介电常数和介电损耗,其原因是稀土离子取代钛离子产生了更多的感应偶极矩以及稀土离子进入晶体内部使晶格畸变有利于极化.在Nd/纳米TiO2复合粉体中,最佳掺杂浓度为Nd2.5%(原子分数)时,样品相对介电常数达到峰值.     

异质结型BaTiO3/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为模板和反应物, 采用水热法原位合成了具有异质结构的BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。结果表明: BaTiO₃纳米微粒均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 制备了异质结型BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。材料的光催化性能利用罗丹明B和苯酚的脱色降解反应测试。BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维材料, 在紫外光照射下, 光催化降解活性较纯锐钛矿TiO₂纳米纤维有明显提高, 罗丹明B和苯酚在该复合纳米纤维材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学。且易于分离、回收和再利用, 循环使用5次, 罗丹明B的脱色率仍保持在96%以上。     

TiO_2纳米纤维的改性及其光催化性能研究

采用单针头静电纺丝技术,结合浓碱水热处理及煅烧过程制备出了具有特殊形貌的一维二氧化钛(TiO2)纳米纤维。通过SEM、BET、XRD和UV-Vis DRS等对其形貌、比表面积、晶型和吸光性能进行了表征。结果表明处理后纳米纤维具有"毛刺"状的特殊形貌,其比表面积随着煅烧温度的升高而降低,得到的TiO2纳米纤维为锐钛矿相。以罗丹明B为降解源,通过1h全波段光照降解实验结果表明,浓碱处理后煅烧温度为500℃时降解率最高,可达94.3%,是未处理TiO2纳米纤维的1.33倍。     

对喷静电纺丝法制备TiO2/ZnTiO3复合纳米纤维及其光催化性能

采用对喷静电纺丝法制备了PVP/TiO2/TPEE/Zn(CH3COO)2纳米纤维,分别在500℃、550℃、600℃、650℃和700℃煅烧5h,得到不同煅烧温度下的TiO2/ZnTiO3复合纳米纤维光催化剂,利用热重-差热分析法(TG-DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征,并研究了该催化剂在300W的紫外灯下催化亚甲基蓝(MB)降解的活性.结果表明,当煅烧温度为550℃时,TiO2/ZnTiO3复合纳米纤维催化剂的光催化活性最高.     

膨胀珍珠岩负载Fe、Tb共掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以轻质、多孔的膨胀珍珠岩(expanded perlite,EP)为载体,采用溶胶-凝胶法制备了一系列Fe、Tb单掺杂及共掺杂TiO2/EP漂浮型复合光催化剂,并通过XRD和SEM等分析方法对其结构进行表征,以罗丹明B溶液为目标降解物,研究所制备样品的光催化活性。结果表明:TiO2以纳米颗粒的形式牢固负载在EP薄片表面,内部具有蜂窝状多孔结构的EP为TiO2提供高浓度的三维降解环境;Fe、Tb共掺杂对纳米TiO2的晶型转变有较强的抑制作用,减小了晶粒粒径,有效提高了TiO2光催化活性,当Fe-Tb-Ti的摩尔比为0.02∶0.02∶1,催化剂用量为10g/L,罗丹明B溶液的降解效率最高,降解率可达89.2%。     

Ce-TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Ce离子掺杂的纳米TiO2光催化剂(Ce-TiO2),通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Ce-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度及经不同温度热处理后的Ce-TiO2样品对MB的光催化降解效果,结果表明所制备样品的晶型均为锐钛矿相和金红石相的混晶相,Ce离子的掺杂拓展了TiO2在可见光区的光谱响应范围,提高了TiO2光催化活性。当pH值为1.5,Ce的掺杂量为n(Ce)∶n(TiO2)=1∶300,热处理温度为600℃条件下制备的样品其催化活性显著高于Degussa P25。     

胶原纤维为模板TiO_2、La_x/TiO_2纳米纤维的制备、表征及光催化活性研究

以胶原纤维为模板分别负载钛(Ti4+)或钛(Ti4+)和镧(La3+),经高温煅烧制得介孔TiO2和La x/TiO2纳米纤维。通过场发射扫描电镜(FESEM)、N2吸附-脱附等温线、X射线衍射(XRD)、分子荧光光谱(PL)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等对这2类纳米纤维的结构和物理性能进行了表征。结果表明胶原纤维的纤维状结构能被较好地保留在TiO2和La x/TiO2纳米纤维中。TiO2和La x/TiO2纳米纤维的N2吸附-脱附等温线属于典型的Ⅳ型,表明其具有介孔结构。XRD分析表明,La3+的掺杂减小了TiO2的晶粒尺寸。与Degussa P25相比,介孔TiO2和La x/TiO2(x≤0.02)纳米纤维的紫外-可见吸收光谱红移,分子荧光光谱强度明显减弱。以孔雀石绿的光催化降解为模型反应,在可见光和紫外光激发下,介孔TiO2和La x/TiO2纳米纤维的光催化活性均高于Degussa P25。此外,La x/TiO2在可见光激发下的光催化活性高于未掺杂的TiO2纳米纤维。     

电弧离子镀纳米TiO2光催化薄膜

采用电弧离子镀法在普通玻璃表面制备透明的TiO2薄膜,AFM、XRD分析TiO2薄膜表面形貌和结构,结果表明经过500℃退火后TiO2薄膜主要为锐钛矿结构.对纳米TiO2薄膜进行了亲水性研究和光催化降解有机物甲基橙和罗丹明B的研究,发现在紫外光照射下纳米TiO2薄膜表现出强光催化活性和超亲水性.     

电弧离子镀纳米TiO2光催化薄膜

采用电弧离子镀法在普通玻璃表面制备透明的TiO2薄膜,AFM、XRD分析TiO2薄膜表面形貌和结构,结果表明经过500℃退火后TiO2薄膜主要为锐钛矿结构.对纳米TiO2薄膜进行了亲水性研究和光催化降解有机物甲基橙和罗丹明B的研究,发现在紫外光照射下纳米TiO2薄膜表现出强光催化活性和超亲水性.     

La2/3Sr1/3MnO3掺杂RE(RE=Pr、Eu、Y、Tb)的结构、红外及磁学性质

采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Pr、Eu、Y、Tb;x=0、0.3或0.4)掺杂稀土锰氧化物多晶样品.X射线衍射(XRD)分析表明随着RE离子半径的减小,样品XRD的衍射峰位置普遍向高角度偏移,2θ增大0.02～0.62°.扫描电镜(SEM)观测的结果表明掺杂RE离子的半径越小,形成多晶样品的晶粒越小,未掺杂RE的La2/3Sr1/3MnO3在所有的样品中晶粒最大.红外吸收光谱测量发现样品在599～629cm-1范围出现了吸收峰并且峰的位置随掺杂RE离子半径的减小而向低频方向偏移.样品的磁性质测量表明掺杂稀土离子的半径及磁矩对材料的磁电阻有明显影响.     

Gd~(3+)对(Y,Gd)BO_3:Eu~(3+)发光性质的影响

采用共沉淀法制备了YGB:Eu~(3+)红色荧光粉.XRD研究表明,Gd~(3+)的掺入使其晶胞参数增加,并引起一定程度的晶格畸变.YGB:Eu~(3+)中Eu~(3+)的VUV激发发射主要借助于基质吸收,而CTS亦起一定作用.YGB:Eu~(3+)的基质吸收带与CTS均有一定的红移,强度有一定变化.在UV区存在Gd~(3+)→,Eu~(3+)的能量传递.由于Eu~(3+)5s5p轨道对晶场的屏蔽作用,Gd~(3+)浓度基本不影响发射峰的位置.Gd~(3+)浓度的增加,色纯度有一定的改善.Gd~(3+)的掺入影响了晶体对称性并使晶体中A格位数目增加是主要原因.适度的晶格畸变有利于基质对能量的吸收,使Eu~(3+)辐射效率达到最大,适宜的Gd~(3+)的浓度约为0.3mol.     

YAG:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶粉体的制备及其蓝色上转换发光

以稀土氧化物、硝酸铝为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Yb3+、Tm3+共掺的钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)纳米晶粉体。采用X射线衍射(XRD)确定了1200℃煅烧后的晶体粉为纯YAG结构,无杂质相,晶体尺寸约为90nm;该粉体在波长为980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为487nm的蓝色上转换荧光,对应于Tm3+离子的1G4→3H6的跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示了其为双光子过程,Tm3+的激发态吸收及Tm3+、Yb3+间的交叉驰豫型能量传递和是该上转换发光的主要机制。     

铒单掺和铒/镱共掺氟氧玻璃的上转换发光性质研究

研究了室温下掺不同摩尔分数Er3+单掺和Er3+/Yb3+双掺的20GaF3-15InF3-17CdF2-15ZnF2-10SnF2-3P2O5-(20-x-y)PbF2-xErF3-yYbF3(x=0.1~0.4,y=1~4)氟氧玻璃的上转换发光性质。755nm激发下,在Er3+单掺系列玻璃中观察到紫色(410nm)、蓝色(465nm)和绿色(522nm、544nm)上转化发光,随着掺杂Er3+浓度的增大,各荧光强度增幅有变缓的趋势。980nm激发下,由于Yb3+的敏化作用,在Er3+/Yb3+双掺系列玻璃中观察到绿色(548nm、527nm)和红色(661nm)上转换发光,固定Er3+浓度,随着Yb3+浓度的增大,各荧光强度先增大后减小,当Yb3+、Er3+掺杂浓度比为15时发光强度最大。该氟氧玻璃具有比氟化物玻璃更好的抗析晶稳定性,掺稀土离子后在不同波长激发下可观察到明亮的红、绿色上转换荧光,是一种有潜质用于红、绿色上转换发光的材料。     

The properties of upconversion luminescence on YAIO3:Er(3+) nanophosphors with different Er(3+) concentrations

We report the properties of upconversion luminescence on Yttrium aluminum perovoskite (YAIO3) doped with trivalent erbium at concentrations of 1, 2, 3, 5 and 7 mol%. The samples were synthesized by solvo-thermal reaction method and the XRD patterns conforms that the YAP:Er(3+) nanophosphors have orthorhombic phase. Efficient green and red upconversion (UC) emission of YAP:Er(3+) nanophosphors was measured under the excitation of 975 nm continuous wave diode laser, and its dynamics and pump power dependence were investigated. As concentration of Er(3+) ion increased from 1 to 7 mol%, the red UC emission increased more rapidly. It is attributed to the energy transfer (4I(11/2) --> 4I(15/2):4I(13/2) --> 4F(9/2)) and to the cross relaxation (4S(3/2) --> 4I(9/2):4I(15/2) --> 4I(13/2)) between Er(3+) ions. In this case, the green and red emissions were yielding from quadratic to linear. These conclusions obtained are confirmed by theoretical investigations based on steady-state rate equations.     

Gd~(3+)、Sm~(3+)共激活La_2O_2S:Eu~(3+)的发光特性

利用高温固相反应法合成了La2O2S:Eu3+及La2O2S:EC'、Sm3+、Gd3+荧光粉,并对其进行了表征.X射线衍射测试结果表明,合成样品为La2O2S纯物相,激光粒度分析测得荧光粉的平均粒径为18μm.光谱测试表明,Sm3+、Gd3+的掺入能有效增强Eu3+的627nm发射强度,所合成的(La0.945 Gd0.01Sm0.005Eu0.03)2O2S荧光粉是一种具有应用前景的红色光致发光材料.     

Biofunctionalization of CeF(3):Tb(3+) nanoparticles

CeF(3):Tb(3+) nanoparticles (short pillar-like morphology with an average length and width of 11 and 5?nm, respectively) were successfully prepared by a polyol process using diethyleneglycol (DEG) as solvent. After being functionalized with a SiO(2)-NH(2) layer, these CeF(3):Tb(3+) nanoparticles can be conjugated with biotin molecules (activated by thionyl chloride) and further with avidin. The as-formed CeF(3):Tb(3+) nanoparticles, CeF(3):Tb(3+) nanoparticles functionalized with amino groups, biotin conjugated amino-functionalized CeF(3):Tb(3+) nanoparticles and biotinylated CeF(3):Tb(3+) nanoparticles bonded with avidin were characterized by x-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared (FT-IR), UV/vis absorption spectra and luminescence spectra, respectively. The biofunctionalization of the CeF(3):Tb(3+) nanoparticles has less effect on their luminescence properties, i.e. they still show strong green emission (from Tb(3+), with (5)D(4)-(7)F(5) at 543?nm as the most prominent group), indicative of the great potential for these CeF(3):Tb(3+) nanoparticles to be used as biological fluorescence probes.     

掺杂钇铋Ce-Zr-Al储氧材料的制备及性能研究

采用共沉淀法制备了掺杂Y3+、Bi3+的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附-脱附、氧脉冲吸附(OSC)及H2-TPR等手段进行了表征.XRD结果表明,600℃和1000℃焙烧后,Y3+、Bi3+的加入没有改变物相结构,所有样品均形成单一立方相萤石结构固溶体.低温N2吸附结果表明,Y3+掺杂的Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95-Al2O3(CZYA)材料,其织构性能及热稳定性都有很大的改善,1000℃老化5h后,比表面积和孔容可分别达80.75m2/g和0.22mL/g.OSC和H2-TPR结果表明,同时掺杂Y3+、Bi3+的Ce0.6Zr0.2Y0.1Bi0.1O1.9-Al2O3(CZYBA)材料,其储氧性能明显增强,经600和1000℃焙烧后分别达到461和242μmol/g;同时掺杂Y3+、Bi3+增强了CZA材料的还原性能,1000℃老化5h后还原峰温度从546℃降低到429℃.     

Effect of structure, particle size and relative concentration of Eu(3+) and Tb(3+) ions on the luminescence properties of Eu(3+) co-doped Y(2)O(3):Tb nanoparticles

Eu(3+) co-doped Y(2)O(3):Tb nanoparticles were prepared by the combustion method and characterized for their structural and luminescence properties as a function of annealing temperatures and relative concentration of Eu(3+) and Tb(3+) ions. For Y(2)O(3):Eu,Tb nanoparticles annealed at 600 and 1200?°C, variation in the relative intensity of excitation transitions between the (7)F(6) ground state and low spin and high spin 4f(7)5d(1) excited states of Tb(3+) is explained due to the combined effect of distortion around Y(3+)/Tb(3+) in YO(6)/TbO(6) polyhedra and the size of the nanoparticles. Increase in relative intensity of the 285?nm peak (spin-allowed transition denoted as peak B) with respect to the 310?nm peak (spin-forbidden transition denoted as peak A) with decrease of Tb(3+) concentration in the Y(2)O(3):Eu,Tb nanoparticles heated at 1200?°C is explained based on two competing effects, namely energy transfer from Tb(3+) to Eu(3+) ions and quenching among the Tb(3+) ions. Back energy transfer from Tb(3+) to Eu(3+) in these nanoparticles is found to be very poor.     

Sm3+和Gd3+共掺杂TiO2粉体的制备和性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2,1%Sm3+或2%Gd3+单掺杂和1%Sm3+/2%Gd3+共掺杂TiO2复合粉体,采用XRD和SEM/EDAX等技术进行表征。以对亚甲基蓝的光催化降解为目标反应,评价了TiO2复合粉体的光催化活性,探讨了Sm3+/Gd3+共掺杂、亚甲基蓝初始浓度和粉体投加量对TiO2粉体光催化活性的影响机制。结果表明,Sm3+/Gd3+共掺杂可以显著提高TiO2粉体的光催化活性;Sm3+/Gd3+共掺杂在TiO2粉体中产生协同作用,抑制了TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,使TiO2粒径尺寸减小,增大了TiO2的晶格畸变。当亚甲基蓝初始浓度为4mg/L和粉体投加量为2g/L时,TiO2复合粉体的光催化活性最高,对亚甲基蓝光催化降解率达99.71%;降解亚甲基蓝反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程。