Ce3+掺杂石榴石基荧光材料的光谱调控研究进展

Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点,被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位,通过多种类基质化学组分取代可实现Ce³⁺发射波长从460～610 nm范围内的连续可调,不仅大大拓宽了其潜在应用场景,也为Ce³⁺发光理论的建立和完善提供了广泛的素材。然而随着近年来相关实验探索的大幅增加,种类较为庞杂的Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料特性与发射波长调控理论常常出现无法解释甚至矛盾之处,成为阻碍Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料发展的重要瓶颈之一。针对这一问题,本文简要介绍了基质化学组分取代调控Ce³⁺发射波长的几种主要理论,综述了近年来Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料的研究进展,并结合理论与实验,主要从[CeO₈]畸变因子角度出发,讨论了离子取代对Ce³⁺发光性能的影响。     

CexSnyO2双金属氧化物催化剂用于富氧条件下NO和CO的同时脱除

采用了均相沉淀法,制备了一系列Ce_xSn_yO₂双金属氧化物催化剂,进行催化氨选择性催化还原(NH₃-SCR)反应和CO氧化反应,考察在富氧条件下系列催化剂上NH₃-SCR和CO氧化活性,结合XRD、BET、H₂-TPR,NH₃-TPD和XPS等表征手段对催化剂的物化性质和活性的关联进行了分析。结果表明,相比单组分CeO₂和SnO₂,少量的Sn⁴⁺掺杂进入CeO₂的晶格内,形成铈锡固溶体。增加了催化剂比表面积、孔体积和降低了催化剂的孔尺寸。此外,铈锡双金属氧化物催化剂之间产生协同作用,不仅提高了催化剂氧化还原性能、表面酸性还增加了催化剂Ce³⁺/Ce⁴⁺和表面吸附氧含量,进而有效的提高NH₃-SCR活性和CO活性。     

Ce3+–Eu3+共掺Y3Al5O12透明陶瓷荧光性能

Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)发射谱中红光成分的不足导致了白光LED色温偏高且显色性较差,一种解决方案是引入能发射红光的激活离子与Ce³⁺共掺杂以使YAG:Ce³⁺发射谱红移。本工作报道了Ce³⁺–Eu³⁺共掺Y₃Al₅O₁₂(YAG:Ce³⁺/Eu³⁺)透明陶瓷的制备、结构和荧光性能。该材料体系在Eu含量高达25%时仍保持纯石榴石相结构,且Eu³⁺的荧光猝灭浓度高达9%左右,比Pr³⁺和Sm³⁺等离子更适合用作YAG的红光发射激活剂。YAG:Ce³⁺/Eu³⁺透明陶瓷在蓝光(如442和466 nm)激发下的Ce³⁺荧光发射随着Eu含量的...     

稀土Eu3+掺杂对SnO2薄膜光学和电学性质的影响

基于旋涂法制备了Eu³⁺掺杂的SnO₂薄膜，并通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、电流-电压测试和原子力显微镜(AFM)等对样品的光学性质、电学性质和表面形貌进行了表征。研究发现，在200nm～380nm的波长范围内，掺杂15at%Eu³⁺的SnO₂薄膜光吸收率最高；在380nm～700nm的可见光范围内，掺杂15at%Eu³⁺的SnO₂薄膜光透射率较强，掺杂20at%Eu³⁺的SnO₂薄膜光吸收率最强。随着Eu³⁺掺杂浓度的增加，SnO₂薄膜的电阻增加，表面的平均粗糙度显著降低。     

低温等离子体协同CeO2/13X催化降解甲苯

低温等离子体协同催化剂技术（NTP-CAT）由于操作方便、能耗低等特点,特别适合用于工业非连续或连续消除低浓度VOCs过程。本研究发现NTP-CAT体系中CeO₂基催化剂更适合负载于13X载体以降解甲苯,并进一步考察CeO₂负载量对VOCs消除效果的影响。结果发现,NTP-CAT 体系中30% CeO₂/13X表现出最优性能,其可降解约85%的甲苯,CO₂产物选择性可达55%。表征结果也表明,Ce组分在30% CeO₂/13X表面仍可较好分散,而且表面的Ce³⁺物种含量最高。O₂-TPD实验结果证实表面Ce³⁺物种来源于Ce⁴⁺物种的等离子体处理。而且,表面Ce³⁺含量越高,有利于产生更多的氧物种,随后将与其周边13X吸附活化的甲苯反应。因此,甲苯降解在NTP-CAT体系中应存在分工协同机制。     

CeO2纳米酶活性与抗菌性能研究进展

近年来,细菌多重耐药性(Multidrug Resistance, MDR)现象日益严重,已威胁到人类健康。纳米材料的出现,为这一难题的解决带来希望。其中,二氧化铈纳米颗粒(Cerium Oxide Nanoparticles, CeO₂ NPs)作为一种新型抗菌剂,具有生产成本低、结构稳定性高、催化活性可调、生物安全性高等优点,因而具有重要研究价值。根据Ce³⁺与Ce⁴⁺含量比值变化,CeO₂ NPs可表现出不同纳米酶活性,进而可调节生物体内活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)自由基的水平,从而有效杀死细菌,破坏其细胞结构。综述了CeO₂ NPs用于多种模式微生物的抗菌性能,阐述其抗菌机理,分析不同因素对其抗菌性能的影响,并对其在抗菌领域的应用前景进行展望,期望对抗菌剂的开发和应用提供更多参考。     

CeO2改性WO3/g-C3N4光催化氧化脱硫性能

以钨酸铵、六水硝酸铈、尿素为原料,采用熔融法制备CeO₂-WO₃/g-C₃N₄催化剂,并对样品进行XRD、UV-Vis、TEM、PL和XPS表征。结果表明：CeO₂的引入可以提高WO₃在g-C₃N₄上的分散度,抑制光生电子空穴对的复合,同时Ce⁴⁺/Ce³⁺良好的储氧放氧能力有利于氧空位和活性氧的生成,从而有利于WO₃/g-C₃N₄催化剂的催化性能。在以高压钠灯模拟可见光源的条件下,以过氧化羟基异丙苯为氧化剂,考察了CeO₂的加入量对催化剂氧化二苯并噻吩(DBT)性能的影响,结果表明：最佳的CeO₂引入量为5%(质量分数),在80℃、氧硫摩尔比(O/S)为5.0的反应条件下,反应180 min时DBT在WO₃/g-C₃N₄和CeO₂-WO₃/g-C₃N₄催化剂的作用下转化率分别为72.9%和86.4%,且改性后的催化剂可以循环使用8次而催化活性没有明显降低。     

Gd3+/Ce3+对Tb3+掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO₂-B₂O₃-BaF₂组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd₂O₃掺量下Tb³⁺的发光性能,并确定了Gd₂O₃更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd³⁺和Ce³⁺对Tb³⁺的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd³⁺和Ce³⁺对Tb³⁺的发光都具有敏化作用,且Gd₂O₃掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce₂O_3<...     

微量Ce3+、Nb5+、Zn2+对钛酸锶钡基陶瓷介电性能的影响

通过研究Ce³⁺、Nb⁵⁺、Zn²⁺对钛酸锶钡基陶瓷介电性能的影响,结果发现Ce³⁺、Nb⁵⁺、Zn²⁺各离子单一掺杂提高其介电性能是有限的,而充分运用各微量离子作用机理,控制钛酸锶钡的Ce³⁺、Nb⁵⁺、Zn²⁺引入量,能综合提高钛酸锶钡基陶瓷的介电性能。     

稀土离子掺杂0.6BaTiO3-0.4Bi(Mg1/2Ti1/2)O3陶瓷的储能性能研究

弛豫铁电陶瓷由于优异的介电和储能性能，在陶瓷储能电容器中具有较大的应用潜力。本文采用固相烧结法制备了0.05 mol Nd³⁺、Sm³⁺和Gd³⁺稀土离子掺杂的0.6BaTiO₃-0.4Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃陶瓷。结果表明，所有陶瓷均表现为典型的弛豫铁电体，其中Nd³⁺掺杂的陶瓷样品具有最小的介电损耗，获得了最大的击穿场强(350 kV/cm)和储能效率(94.38%);Gd³⁺掺杂的陶瓷样品具有最大的介电常数，获得了最高的可恢复储能密度(4.33 J/cm³)。     

CeO2-β-CD改性阳极微生物燃料电池处理抗生素废水的性能研究

为了提高微生物燃料电池的性能，提出采用纳米级氧化铈(CeO₂)和β-环糊精(β-CD)进行阳极改性的方法。采用溶液浸泡法制备CeO₂-β-CD改性碳毡阳极，以制药废水为阳极液，以驯化污泥为微生物菌种，对比分析3种不同阳极对双室微生物燃料电池性能的影响。结果表明，采用CeO₂-β-CD改性阳极的微生物燃料电池的稳态电流密度、最大功率密度、150 h的发电能量及对制药废水的化学需氧量(COD)去除率分别约为0.22 A·m^-2、0.073 W·m^-2、86.26 J和68%，较采用未改性碳毡阳极的微生物燃料电池分别提高了266.7%、114%、522.4%和94%。CeO₂-β-CD改性阳极显著提高了微生物燃料电池的产电能力和废水处理效果。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2的制备与改性

采用La掺杂和固态电解质Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO4)₃包覆对LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂进行改性，研究掺杂和包覆对LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂结构与性能的影响。结果表明：适量的La掺杂可以降低LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂材料的离子迁移阻抗，提高Li⁺扩散系数，稳定材料的结构，从而提高材料的放电比容量及循环性能，当La掺杂量为0.1 wt%时，首次放电比容量为180.1 mAh·g^-1，经过100次循环后的容量保持率高达93.34%，远高于未掺杂样品的86.20%。Li_1.3Al_0.3Ti_1....     

Cax Mgy Alm Sin Oz:Ln(Ln=Ce3+,Tb3+,Eu3+)三色荧光粉的结构调控、发光性质及在白光二极管中的应用

基于紫外/近紫外光激发的高效三基色荧光粉的研发对于白光LED的应用发展具有重要意义。通过高温固相法合成一系列Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺单掺杂Ca_xMg_yAl_mSi_nO_z (Ca₂Mg_0.25Al_1.5Si_1.25O₇,Ca₂Mg_0.5Al Si_1.5O₇,Ca₂Mg_0.75Al_0.5Si_1.75O₇,Ca₂₀Al₂₆Mg₃Si₃O₆₈)的三基色荧光粉。通过Rietveld精修、晶体结构模拟和密度泛函理...     

Sm3+离子激活的Ba3ZnNb2O9荧光粉的制备及发光性能

利用高温固相法合成了不同Sm³⁺掺杂浓度的Ba₃ZnNb₂O₉荧光粉,并利用X射线粉末衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)、荧光发射光谱及荧光寿命等表征手段对样品的结构与发光性能进行了研究。XRD结果显示纯样Ba₃ZnNb₂O₉与Ba₃ZnNb₂O₉:Sm³⁺荧光粉的衍射图完全吻合,表明Sm³⁺离子的少量引入并未对晶体结构产生影响。漫反射光谱显示样品可以被近紫外光有效激发。发射光谱表明存在基质向Sm³⁺离子的能量传递过程,Sm³⁺离子的最佳掺杂浓度为x=0.1。     

CeO2-Al2O3复合载体负载Ni基催化剂催化COx共甲烷化性能

通过浸渍沉淀法分别制备Ni/Al₂O₃、Ni/CeO₂和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂，并对其分别进行不同CO/CO₂比例下COx共甲烷化性能评价。发现Ni/Al₂O₃催化剂催化CO转化为CH4的能力明显高于Ni/CeO₂，而催化CO₂甲烷化的性能则相反。采用Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂，可以在提高CO转化率的同时而不降低CO₂转化率。结合BET、XRD、TPR、TPD和原位红外等各种表征手段，发现CeO₂掺杂虽然降低了催化剂的比表面积和金属Ni的分散度，但却可明显提高其吸附活化CO₂的能力，这主要是由于具有较高含量氧空位的CeO₂的掺杂可以提高载体表面碱性位，促使共甲烷过程中CO_...     

三维多孔LaFeO3/CeO2/SrTiO3光芬顿和光催化协同脱色亚甲基蓝

以聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板,采用溶胶-凝胶法和化学沉淀法制备三维多孔催化剂3DP LaFeO₃/CeO₂/SrTiO₃。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、多站式全自动比表面与孔径分析仪、X射线光电子能谱仪和紫外可见分光光度计等仪器对催化剂进行表征,并考察了该催化剂对亚甲基蓝的脱色效果,分析了pH、过氧化氢剂量和温度对脱色效果的影响。结果表明,3DP LaFeO₃/CeO₂/SrTiO₃复合材料被成功合成,呈现多孔结构,具有高的比表面积和光学特性。该催化剂在亚甲基蓝的脱色反应中表现出优异的催化性能,具有宽的pH使用范围,且能有效降低铁泥产量,大大降低二次污染。通过适当升高过氧化氢用量及反应液温度,可以提高催化剂的催化脱色性能,过氧化氢的最佳投加量为5 mL/L,反应液最佳温度为55℃。最后,提出了亚甲基蓝脱色的催化机理,在催化剂的光芬顿和光催化协同作用下,实现Fe³⁺/Fe²⁺和Ce⁴⁺/C...     

Sm3+掺杂双钙钛矿结构Sr3Sn2O7的应力发光特性

Sr₃Sn₂O₇:Sm³⁺是一种被广泛研究的应力法光材料,但关于Sm³⁺掺杂量的研究仍然存在缺失。本工作采用高温固相法制备Sr_3–xSn₂O₇:x Sm³⁺。在Sr₃Sn₂O₇中掺入少量Sm³⁺后,样品仍然保持着非中心对称的双钙钛矿结构。样品在受到紫外灯激励或应力施加之后,能展现出稳定的光致发光、长余辉和应力发光性能,且这三者的光谱显示出一致性。应力发光来源于Sm³⁺的⁴G_5/2激发态向⁶H_J (J=5/2,7/2,9/2)基态的电子跃迁。通过调控x值对其发光性能进行优化,在x=0.020时性能最好。Sm³⁺掺杂量的变化对应力发光性能的影响,既对现有的相关工作进行了补充,同时...     

澄清剂对超白浮法玻璃可见光透过率的影响

探究高温分解型澄清剂Na₂SO₄+C(炭粉)和氧化还原型澄清剂CeO₂+NaNO₃对超白浮法平板玻璃可见光透过率的影响。结果表明,随着Na₂SO₄和C量的增加,超白玻璃的可见光透过率随之增加,从91.30%提升至91.87%。而氧化还原型澄清剂中的CeO₂质量分数小于0.07%时,超白玻璃的可见光透过率并没有实质性增加;CeO₂质量分数超过0.07%时,增长趋势明显。相对于高温分解型澄清剂Na₂SO₄+C,氧化还原型澄清剂CeO₂+NaNO₃具有更显著的氧化性,有助于Fe²⁺/Fe_总减少,但是Ce⁴⁺的自身着色和紫外截止效应影响了可见光透过率,建议使用量的质量分数不超过0.07%。     

富氢气体中CO选择性氧化的绣球状CuO-CeO2催化剂的研究

以草酸为沉淀剂制备了一种绣球状CuO-CeO₂(简称CuCe)催化剂，考察了其用于富氢条件下CO选择性氧化时工艺条件、活性组分的负载量等对催化性能的影响。结果表明，600℃的焙烧温度有利于催化剂的催化活性；且5%CuCe催化剂具有最佳的催化活性和稳定性。CO完全转化温度区间为105～150℃,且在105℃时O₂对CO的选择性高达95%;同时，在110 h内CO转化率基本保持在100%。XRD与Raman表征结果表明，活性组分CuO被高度分散于载体CeO₂表面，且部分Cu物质与CeO₂晶格形成了Cu-Ce固溶体，从而产生了更多的氧空位和Ce³⁺。XPS测试结果表明，5%CuCe催化剂具有更高的氧空位浓度与Cu⁺的相对质量分数，导致其具有最佳的催化性能。     

YF3和PrF3共掺杂SrF2陶瓷的显微结构与光谱特性

采用化学沉淀法合成了SrF₂粉末原料,真空热压烧结制备了不同YF₃掺杂量的Pr,Y:SrF₂透明陶瓷,研究了缓冲离子(Y³⁺)对Pr:SrF₂透明陶瓷透过率、显微结构及光谱特性的影响。结果表明,陶瓷样品具有较高的光学质量,YF₃掺杂量为5.0%(质量分数)的Pr,Y:SrF₂陶瓷具有最高的透过率,其400 nm和1 200 nm波长处的透过率分别为90.1%和89.4%。高掺杂量下,Y³⁺能够显著的促进陶瓷晶粒的生长,当YF₃掺杂量为10.0%时,陶瓷的晶粒尺寸超过200μm。此外,Y³⁺缓冲离子可以有效提高透明陶瓷的吸收能力,并通过改变陶瓷基体内Pr³⁺的团簇及局域配位结构,调控Pr,Y:SrF₂透明陶瓷的光谱特性。