硅衬底Al2O3∶Tb3+薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶凝胶法在硅衬底上制备了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜; 并采用DTA-TG、XRD、SEM、AFM及光致发光光谱对其进行了一系列表征; 分析了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜的发光机理, 探讨了热处理温度和Tb³⁺掺杂浓度对发光性能的影响规律. 研究结果表明, 采用溶胶凝胶法制备工艺, 制备了高发光强度的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜, 薄膜的最佳激发波长为240nm, Tb³⁺的最佳掺杂浓度为5mol%(Tb₂O₃/Al₂O₃=5mol%), 在240nm光激发下, 最强的发射峰出现在544nm附近; 并且制备的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜表面致密、平整且无裂纹产生, 表面粗糙度约为1.3nm, 有利于硅基光电子器件的制备和应用.     

Ba3BPO7的合成及其水解、热稳定性和稀土掺杂发光性能的研究

采用多种高温固相反应途径合成了纯相Ba₃BPO₇并研究了Ba₃BPO₇的水解和热稳定性能.研究表明:Ba₃BPO₇遇水水解,生成Ba₃(PO₄)₂、Ba₅(PO₄)₃OH和Ba(OH)₂;TG-DTA表明它是一致熔化合物,熔点在1353℃左右;同时,初步研究了X射线激发Ba₃BPO₇:RE(RE=Eu³⁺、Sm³⁺)的发光性能,表明基质Ba₃BPO₇与稀土离子之间存在着能量传递.     

Yb3+掺杂SiO2-Bi2O3-B2O3玻璃的物理性质及光谱性质

选取玻璃组分60SiO₂-xBi₂O₃-(30-x)B₂O₃-2K₂O-7Na₂O-1Yb₂O₃(以mol％记,x=0,5,10,15,20,25,30)为研究对象。通过测试试样的物理性质和光谱性质,应用倒易法(reciprocity method)计算Yb³⁺离子的受激发射截面(σ_emi),并且计算了Yb³⁺的自发辐射几率(A_rad),²F_5/2能级的辐射寿命(T_rad)。讨论了玻璃中Bi₂O₃和B₂O₃的组成变化对其物理性质、Yb³⁺离子的吸收特性、发光特性以及OH^-离子对实测Yb³⁺荧光寿命(T_f)的影响。结果表明:Yb³⁺掺杂的Si₂-Bi₂O₃-B₂O₃具有较好的光谱性能,是一种新型的Yb³⁺掺杂双包层光纤候选基质材料。     

Si3N4颗粒及SiC晶须强韧化MoSi2复合材料的低温氧化行为

对Si₃N₄颗粒及SiC晶须强韧化MoSi₂复合材料在773K下的氧化行为进行了研究.通过热重量分析法（TG）分析了MoSi2及其复合材料MoSi₂-Si₃N_4(p)和MoSi₂-Si₃N_4(P)SiC_(w)在773K下的氧化性能, 采用SEM和X射线衍射测定其表面形貌和氧化物相组成.结果发现：在773K下, 纯MoSi₂和MoSi₂+20vol%Si₃N₄均发生了“Pesting”氧化, 氧化过程服从直线规律, 氧化产物层疏松, 氧化产物主要为MoO₃; MoSi₂+40vol%Si₃N₄氧化服从抛物线规律, 速率常数K_p为0.04mg²/(cm⁴·h), 氧化层致密, 成分主要为SiO₂、Si₂N₂O, 增加Si₃N₄的含量可显著提高MoSi₂的抗“Pesting”氧化能力; MoSi₂+20vol%Si₃N₄+20vol%SiC发生了严重的粉化现象, 氧化产物主要为短针状MoO₃.     

激光非线性复合功能晶体的研究和发展

简要回顾了激光非线性复合功能晶体(即自倍频晶体)的发展过程,从结构、生长和性能等方面对现已研制发展的Nd:Mg:LiNbO₃(NMLN)、Nd_xY_1-xAl₃(BO₃)₄(NYAB)、Cr:KTP、LaBGe_^O5:Nd³⁺、β’-Gd₂(MoO₄)₃:Nd³⁺(GMO:Nd³⁺)、掺Nd³⁺或Yb³⁺的ReCa₄O(BO₃)₃(ReCOB;Re=Gd、Y)(即 Nd:GdCOB、Yb:GdCOB、Nd:YCOB、Yb:YCOB)、Yb:BaCaBO₃F 等几种主要类型的自倍频晶体的研究现状进行了总结,并对该类晶体的发展做了展望.     

Gd3+为敏化剂的掺Tb3+硅酸盐闪烁玻璃

实验制备了以Tb³⁺为激活剂、Gd³⁺为敏化剂的硅酸盐闪烁玻璃, 研究了Tb₂O₃和Gd₂O₃含量对玻璃密度和玻璃折射率, 以及对玻璃在紫外光激发和X射线激发条件下的光学光谱特性的影响. 通过研究Tb³⁺/Gd³⁺共掺闪烁玻璃的激发与发光特性、荧光寿命, 结合稀土离子能级结构, 分析了Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量转移与传递机制. 结果表明：在紫外激发条件下, 大量引入Tb₂O₃和Gd₂O₃可提高Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量传递效率, 有利于Tb³⁺离子的绿色发光; 但是在X射线激发条件下大量引入Tb³⁺离子, 由于缺陷数增加而弱化Tb³⁺离子荧光.     

ZrO2和ZrO2:Dy3+纳米晶发光特性

采用液相沉淀法制备了不同掺杂浓度和尺寸的ZrO2和ZrO2:Dy纳米晶,研究了其发光特性.结果表明在纳米ZrO₂中,存在着宽带激发和发射,起源为电子在价带和导带之间的跃迁.在Dy³⁺掺杂的样品中,随着颗粒尺寸的长大,其发光增强.并且共掺杂Li⁺的样品发光强度被极大地提高.随着Dy³⁺浓度的变化,黄发射和蓝发射的强度比(Y/B)发生改变,且浓度猝灭是通过近邻激活剂间的交换作用进行的.     

碳化钼的制备与表征

以MoO₃为前体, CH₄/H₂为还原碳化气, 经程序升温还原碳化反应制备了Mo₂C样品, 并用TG-DTA、XRD、BET、SEM、XPS进行了表征. 结果表明, MoO₃在CH₄/H₂气氛中的还原碳化历程为MoO₃→MoO₂→MoO_xC_y→Mo₂C, 适宜的还原碳化温度为675℃. 实验条件下制得的碳化钼晶相为β-Mo₂C, 表面呈现出形状规整、大小相对均一的片状颗粒, 平均粒径约3.9μm. 碳化钼表面有两种不同价态的钼原子, 分别归属于Mo--C 物种的Mo²⁺和Mo--O物种的Mo^δ+ , 以前者为主; 碳物种由四种不同价态的碳原子组成, 分别归属于C--Mo、C--C、C--H和C--O物种, 以前者为主. 随还原碳化反应温度的升高, 制备的碳化钼颗粒增大, 比表面积下降, C--C物种和C--H物种增加, 表面积炭增多. 由于积炭的覆盖和保护作用, 碳化钼表面的Mo原子主要以Mo²⁺ 的Mo--C物种存在, 只有少部分被氧钝化.     

锶铝比例对铝酸锶长余辉发光材料性能的影响

系统研究了Eu²⁺、Dy³⁺共激活的铝酸锶长余辉发光材料的发光特性与Al/Sr比例的关系.采用高温固相法合成了Al/Sr从1.0到12.0的一系列样品,对其进行了XRD和荧光光谱测试,当Al/Sr＝2.0、3.5、10.0时,分别得到了SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺、SrAl₁₂O₁₉:Eu²⁺,Dy³⁺的纯相,其它比例时得到的是不同铝酸锶化合物的混合物,样品的相组成呈明显的过渡性变化,导致样品的发光颜色随Al/Sr比例的增大,从蓝绿光向短波长方向移动,最终到达紫光.     

液相法合成针状镁铝水滑石纳米晶的研究

研究了合成条件(原料种类、加料次序、NaOH浓度和合成温度)对液相法制备镁铝水滑石试样的相组成的影响.以MgCl₂为镁源、NaAlO₂为铝源、NaCO₃和NaOH为沉淀剂,在常压下采用液相法制备了长度约100nm、直径约10nm的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃-4H₂O针状纳米晶体.并且发现:可溶性原料的选取、最后加入MgC_l2的加料次序、>45℃的合成温度和保证反应溶液的pH>12,是瞬间生成镁铝水滑石纳米晶的充分必要条件.提出镁铝水滑石纳米晶核形成的过程是:均匀分布于溶液中的Al₁₃(OH)₃₂⁷⁺迅速吸附于带羟基OH-的无定型态的Mg(OH)₂表面,并进行Al³⁺扩散,为平衡电价,CO₃^2-也扩散进入Mg(OH)₂,从而在瞬间完成镁铝水滑石晶核的形成.     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.     

CuO/SiO2复合薄膜的微观结构和发光特性分析

采用射频磁控共溅射法在硅衬底上沉积Cu/SiO₂ 复合薄膜,然后在N₂保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出低维CuO纳米结构,并对其微观结构和光致发光进行研究. 退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO（200）晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu、O元素,冷却氧化形成CuO/SiO₂复合薄膜. 该温度下退火后,光致发光谱中出现紫外光和紫光,这是由于复合薄膜中CuO的导带底到Cu空穴缺陷能级的跃迁导致的.     

多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶水热法所合成的锐钛矿相TiO₂纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO₂溶胶进一步合成了多孔SiO₂与TiO₂复合纳米粒子,重点研究了复合SiO₂对纳米锐钛矿相TiO₂热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO₂提高了纳米锐钛矿相TiO₂的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO₂仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO₂的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.     

α-Ni(OH)2/SiO2核壳以及α-Ni(OH)2空心微球的制备及表征

采用以正硅酸乙酯(TEOS)水解为基础的硅溶胶种子生长法制备了粒径约为270nm的近单分散二氧化硅球型颗粒.采用一种新的溶液生长法,以氢氟酸作为溶液中镍离子配位剂,加入氨水调节溶液pH值的同时作为镍离子补充配位剂,60℃水浴条件下在已制得SiO2微球表面均匀包覆α-Ni(OH)₂得到Ni(OH)₂/SiO₂核壳结构,Ni(OH)₂壳层厚度约为35nm.结合多步包覆法提高Ni(OH)₂壳层厚度,三次包覆后壳层厚度达到约100nm,四次包覆后约为140nm.采用20wt％的强碱NaOH溶液对三次包覆后的Ni(OH)₂/SiO₂核壳结构进行处理,得到了壳层厚度约为95nm的α-Ni(OH)₂空心微球.空心微球具有较大的比表面积为141.06m²/g.     

用碳热还原法制备多孔氮化硅陶瓷

以廉价的二氧化硅和活性碳为起始粉料, 用碳热还原法制备了高气孔率, 孔结构均匀的多孔氮化硅陶瓷.考察了二氧化硅粉末粒径对多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响. 借助X射线衍射(XRD), 扫描电子显微(SEM)和三点弯曲法对多孔氮化硅陶瓷的微观组织和力学性能进行了研究. XRD分析表明在烧结后的试样中, 除了微量的α-Si₃N₄相和晶界结晶相Y₈Si₄N₄O₁₄外, 其余的都是β-Si₃N₄相; SEM分析显示多孔氮化硅陶瓷是由柱状β-Si₃N₄晶粒和均匀的孔组成, 通过改变二氧化硅的粒径, 制备了不同孔隙率, 力学性能优异的多孔氮化硅陶瓷.     

稻壳裂解制备SiO2气凝胶的研究

稻壳在稀盐酸中沸煮、干燥后,于540℃裂解,制得了一种SiO₂气凝胶.ICP-AES测定结果表明了该气凝胶中SiO₂质量含量为99.99％,激光粒度仪测定其体积平均粒径为20.77μm,BET法研究表明了该气凝胶的比表面积为251m²/g.并利用XRD、IR和SEM研究了稻壳在制备气凝胶过程中的结构变化.     

SiO2/TiO2催化剂的制备及其光催化性能

利用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、乙酸和水为原料, 通过溶剂热方法制备得到SiO₂/TiO₂催化剂. 产物经XRD、Raman、TEM、BET、FT-IR和XPS表征, 结果表明: 所制备的SiO₂/TiO₂催化剂为比表面积大、结晶度高的锐钛矿TiO₂, SiO₂与TiO₂之间通过Si-O-Ti键结合. 另外, 以亚甲基蓝降解为探针反应, 考察了SiO₂/TiO₂催化剂在紫外光照射下的光催化性能. 结果表明: SiO₂/TiO₂催化剂具有比纯TiO₂更优越的光催化性能, 65min可以将亚甲基蓝(MB)彻底降解.     

Al对热压MoSi2材料显微结构的影响

本文研究了添加Al对热压MoSi₂材料显微结构的影响,提出了过渡气相烧结的概念．结果表明,Al可消除纯MOSi₂材料中的SiO₂相,生成Al₂O₃颗粒．Al原子的扩散引起MOSi₂晶格膨胀．由于Al蒸汽排除了孤立气孔内影响烧结的残留气体,从而降低了烧结体的气孔率,同时,MOSi₂晶格畸变也促进了烧结．Al粉添加量为3.5Wt％时气孔率最低．     

钯复合膜的制备与性能

用浸渍法与化学镀法制备了“Pd／SiO₂／陶瓷”复合膜,考察了制备方法对钯复合膜性能（选择性透氢性能和在常压下对甲醇脱氢制甲酸甲酯反应的催化活性）的影响．研究表明,“SiO₂／陶瓷”底膜的质量影响“Pd／SiO₂／陶瓷”复合膜的性能,在浸渍法与化学镀法制备钯表面膜的过程中,它们的成膜机理是不相同的．用同一“SiO₂／陶瓷”底膜,化学镀法制备的钯复合膜比浸渍法制备的膜具有更优异的性能．用浸渍法制备的钯膜在150℃可对H₂／N₂和H₂／甲醇混合气实行全分离．对于甲醇脱氢制甲酸甲酯的反应（100℃）,化学镀法制备的钯膜比浸渍法制备的钯膜具有较高的甲醇转化率和较低的甲酸甲酯选择性．用SEM、XRD测定了钯复合膜的形貌和结构,对两种方法制备的钯复合膜间的差异进行了讨论．     

C/SiO2同轴复合纤维的制备及性能研究

以SiO₂溶胶为壳层,聚丙烯腈(PAN)溶液为芯层,采用同轴静电纺丝法制备了PAN/SiO₂同轴复合纤维. 经过预氧化,炭化处理,得到1μm的C/SiO₂同轴复合纤维. 采用傅立叶红外分析仪(FTIR)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了同轴纤维结构和纤维截面形貌,表明利用同轴静电纺丝技术在碳纤维上制备了厚度约20nm的SiO₂涂层. 采用网络分析仪研究了同轴复合纤维的吸波性能,纤维质量分数为20％时,同轴复合纤维介电常数实部和虚部均比未涂层碳纤维低. 根据电磁参数采用RAMCAD软件计算了3mm厚材料反射率,在2～18GHz频率范围内,材料的最低反射率达到-17dB,对应的频率为12GHz,<-10dB的带宽为3.3GHz. 热重(DTA-TG)分析表明同轴复合纤维的抗氧化性能较未涂层碳纤维有所提高.