Dy~(3+)掺杂TeO_2单晶的生长及其发光性能研究

通过坩埚下降法成功生长出直径为1inch、等径部分长度达到7cm的掺0.2mol%Dy~(3+)的TeO_2晶体,该晶体主体部分无色透明、无裂纹、无明显包裹物,但后半部有裂痕,且有灰白色析出物,在可见光波段透过率约为70%。测试了TeO_2:Dy晶体的荧光光谱,观察到了Dy~(3+)离子外层4f电子能级跃迁产生的特征激发峰和吸收峰,并给出了简单的能级跃迁发光机理图。结果表明,它在363nm近紫外光激发下,能够发射中性白光,在348nm和387nm近紫外光、453nm蓝光激发下,能够发射稳定的暖白光,从而实现通过改变激发光波长调节该晶体发射不同的白光。因此,TeO_2:Dy是一种能够实现可调谐白光发射的荧光单晶候选材料。     

Tb~(3+)/Eu~(3+)共掺的硼酸盐玻璃的发光及能量转移

用熔融法制备了Tb~(3+)/Eu~(3+)共掺的硼酸盐玻璃,研究了Tb~(3+)、Eu~(3+)共掺的硼酸盐玻璃的发光性能。结果表明,共掺的硼酸盐玻璃的最强激发峰位于393nm,最强发射峰是位于612nm的红光,存在着Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递,一定浓度范围内,随着Tb~(3+)的浓度增加,Eu~(3+)的612nm红光的发射强度增强。     

一步水热法制备TeO_2∶Eu~(3+)荧光粉及其发光性能研究

通过一步水热法成功合成了(α+β)-TeO_2∶xEu~(3+)荧光粉,并研究了其发光性能。结果表明,(α+β)-TeO_2∶xEu~(3+)荧光粉的最强激发波长为464 nm,最强发射波长为614 nm。当Eu~(3+)掺杂量为6mol%时,发光性能最好,此时,其色坐标在黑体辐射线上,可发橙红色的光。因此,(α+β)-TeO_2∶xEu~(3+)荧光粉是一种用于制备暖白光LED的潜在荧光粉。     

Eu~(3+)掺杂浓度对Gd_(6-x)WO_(12)∶xEu~(3+)红色荧光粉发光特性的影响

采用高温固相法制备了Gd_(6-x)WO_(12)∶xEu~(3+)(x=0. 05,0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5)红色荧光粉,并对此荧光粉的结构及发光性能进行了探讨。结果表明,其激发光谱分布在350～550 nm波长范围,较强谱峰位于395 nm、465 nm,可以被In Ga N管芯产生的360～480 nm辐射有效激发;在波长为395 nm近紫外光或者465 nm蓝光激发下,其发射光谱谱峰位于613 nm处。随着掺杂离子Eu~(3+)浓度x的增大,荧光粉荧光强度会随之增强,当强度达到最高时,Eu~(3+)掺杂浓度为x=0. 3,随着掺杂浓度x的进一步增大,强度逐渐降低,发生浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论,其自身的浓度猝灭是由电偶极-电偶极相互作用引起的。     

稀土Dy~(3+)掺杂Fe_3O_4纳米颗粒的合成与磁性

以二价、三价硫酸铁和硝酸镝、氢氧化钠为原料,合成出Dy掺杂铁氧体纳米颗粒,并用月桂酸进行了表面修饰。用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对颗粒的形貌、晶型结构进行了表征,用振动样品磁强计(VSM)测量其磁性能。XRD测试结果表明产物的结构为面心立方尖晶石型;TEM照片表明产物的成球性好,且大部分颗粒的粒径在13~15nm左右;室温下的磁化曲线表明产物无剩磁和矫顽力,具有超顺磁性。并且发现,与相同工艺、相同条件下合成的未掺杂Fe3O4纳米颗粒相比,Dy掺杂铁氧体纳米颗粒的磁性能显著提高。     

燃烧法合成光谱可调SrMgAl_(10)O_(17):Eu~(2+),Mn~(2+)荧光粉及发光性能

采用低温燃烧法在600℃的马沸炉中制备了发光光谱可调的SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+),Mn~(2+)荧光粉,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪(PL)等测试手段对所制备荧光粉的晶体结构、形貌和发光性质进行了表征。XRD和SEM测试结果表明:通过低温燃烧法合成的SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+),Mn~(2+)荧光粉晶相单一,结晶度高; PL测试结果表明:紫外LED芯片可以有效地激发SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+), Mn~(2+)荧光粉,其发射光谱中观测到两个发射峰,分别位于460 nm和513 nm。当改变荧光粉中Eu~(2+)和Mn~(2+)的掺杂比时,荧光粉的发射光谱由蓝色转变为蓝绿色最终转变为绿色。通过计算掺杂荧光粉的能量传递效率和临界距离,我们得出SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+), Mn~(2+)荧光粉的能量传递机制是电偶极-电四极相互作用的。本文制备的SrMgAl_(10)O_(17)∶Eu~(2+), Mn~(2+)可用于近紫外LED芯片激发的光谱可调白光LED用荧光粉。     

Ce~(3+)掺杂铝酸盐荧光粉的制备及性能研究

本文于探究制备YAG黄色荧光粉的最佳工艺参数,从而提高白光LED的发光性能和生产效率。采用了高温固相法制备Ce~(3+)掺杂铝酸盐YAG(Y_(3-x)Al_5O_(12)∶Ce_x~(3+))黄色荧光粉样品,其中x=0.02,0.04,0.06,0.08,0.1。实验以氧化钇,氧化铈,氧化铝为原料,添加不同助熔剂(硼酸,BaF_2)制得YAG,利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),荧光光谱分析仪(PL)等测试分析了产物的物相,形貌及发光性能等。通过对激活剂浓度不同以及助熔剂不同样品的发射光谱进行比较,得出结论:在煅烧温度1 300℃,保温时间为4 h时,当激活剂的掺杂浓度为x=0.06,生成YAG质量的3%的硼酸和3%的BaF_2混合为助熔剂时,制得的YAG∶Ce~(3+)的发光性能最好,并且在主激发光为455 nm的可见光激发下,发射光谱的发射峰值为530 nm。     

红色长余辉发光材料CaTiO_3:Pr~(3+)的制备与发光性能研究

采用固相烧结法制备了红色长余辉发光材料CaTiO_3:Pr~(3+),讨论了Pr~(3+)、Zn~(2+)添加量对CaTiO_3:Pr~(3+)发光性能的影响。结果表明,随着Pr~(3+)、Zn~(2+)含量的增加,材料的余辉性能先增大后减小,当Pr~(3+)含量为0.5%,Zn~(2+)含量为20%时,材料的余辉性能达到最优。对材料热释光谱的研究表明深陷阱能级的出现是长余辉性能提高的主要原因。     

离子共掺杂对BaTiO_3:Er上转换发光性能的影响

采用高温固相反应法,调控Ba/Ti比制备了Er~(3+)替代BaTiO_3不同晶格位置的粉体。结果表明,Er~(3+)掺杂不同的格位将会导致晶体结构对称性及发光强度发生明显的变化。根据电荷补偿原理分别在Ba位和Ti位共掺Li+和Nb~(5+),并研究了其对晶体结构、形貌和上转换发光性能的影响。采用Er~(3+),Li+以及Er~(3+),Nb~(5+)共掺后,粉体的上转换发光强度均得到显著的提高。值得注意的是Er~(3+),Li+共掺Ba位样品较Er~(3+),Nb~(5+)共掺Ti位样品强度提高得更明显,表明二者强度的增强分别归因于不同的机制。其中Er~(3+),Nb~(5+)共掺样品强度的提高主要归因于电荷补偿原理,而Er~(3+),Li+共掺则是由晶体场对称性的降低和电荷的补偿共同作用的结果。     

新型红色荧光粉Na_2SrP_2O_7:Eu~(3+)的合成及其发光性质

采用高温固相法制备了Na_2Sr_(1-x-y)P_2O_7:x Eu~(3+),y Gd~(3+)系列红色荧光粉,同时探讨了Eu~(3+)及Gd~(3+)浓度等对样品结构及发光性能的影响。结果表明:在600℃下煅烧所得样品具有与Sr2P2O7类似的结构,属斜方晶系。样品的主激发峰在394 nm左右,归属于Eu~(3+)的~7F_0→~5L_6跃迁;主发射峰位于594 nm和614nm处,分别对应Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1磁偶极跃迁和~5D_0→~7F_2电偶极跃迁。在单掺Eu~(3+)的样品中,当其掺杂浓度x从0.02增加至0.34时,Eu~(3+)占据反演对称中心与非反演对称中心的数量之比逐渐增加,导致橙红比(I_(594)/I_(614))逐渐增大。共掺杂Gd~(3+)时,也有类似的现象。通过Gd~(3+)到Eu~(3+)的能量转移增强了Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1跃迁发射,此发射强度在Na_2Sr_(0.4)P_2O_7:0.1Eu~(3+),0.5Gd~(3+)中达到最大。     

Gd_2MoO_6:Sm~(3+)荧光粉的制备及其发光性能研究

实验采用高温固相反应法制备了Gd_2MoO_6:Sm荧光粉,并通过X射线衍射仪和荧光分光光度计对荧光粉的结构和发光性能进行了表征,重点采用控制变量法研究不同种类助熔剂对荧光粉结构影响规律。结果表明,Gd_2MoO_6:Sm~(3+)荧光粉在紫外波段可被有效激发,发射峰值波长位于566 nm、603 nm和655 nm处;掺入少量的助熔剂不会改变荧光粉本身的晶体结构,采用适量的氟化钡(BaF_2)或氯化钡(BaCl_2)能够大幅度提升荧光粉的发光性能。     

(Sr,Ca)AlSiN_3:Eu~(2+)荧光粉的常压合成及其LED封装性能研究

通过常压合成工艺成功制备了一系列高亮度的(Sr,Ca)AlSiN_3:Eu~(2+) 氮化物荧光粉,比较了常压合成和高压合成工艺对荧光粉晶体结构、光谱特性和晶体形貌的影响。荧光光谱分析表明,常压合成工艺制备的(Sr,Ca)AlSiN_3:Eu~(2+)荧光材料表现出优异的荧光强度,其发射波长位于615 nm~640 nm的红光范围,实现了一定范围内的光谱调控。X射线衍射结果表明,该氮化物红色荧光材料具有正交晶系的CaAlSiN_3晶体结构,且产物中不存在杂质相。峰值波长位于615 nm和625 nm的样品能够作为光谱中的有效红色组成部分用以制备高显色性的白光LED光源。通过LED封装的优化实验,所获得的白光LED光源具有86.8 lm/W的流明效率,并具有良好的显色指数(Ra=85)。进而,通过改变氮化物红粉的组成和比例能够制备具有不同色温(4 000 K~6 000 K)的白光LED光源。     

Mg~(2+)掺杂对LMO电化学性能的影响

以Li(AC)、Mn(AC)2和MgO为原料,运用高温固相两段烧结法合成LiMgxMn2-xO4,合成条件:按物质的量比例Li∶Mn∶Mg=1.3∶(2-x)∶x(x=0、0.02、0.04、0.06),首次烧结温度450℃,烧结时间4~6 h;二次烧结温度750℃,煅烧时间为48~72 h。合成物质运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行材料表征,对组装的电池进行了循环伏安(CV)测试。结果表明LiMg0.04Mn1.96O4为纯的尖晶石结构,空间群Fd3m,表面结构为类球形,无尖锐突起。CV测试表明LiMg0.04Mn1.96O4充放电平台为4.16 V/4.06 V和4.00 V/3.80 V;与尖晶石LiMn2O4相比,有较高的峰值电流。循环充放电研究表明:Mg2+改善了锂电池的循环充放电性能,提高了电池使用寿命。     

NaGd(WO_4)_2:Eu~(3+)在394nm和464nm激发下的发光及热稳定性

采用共沉淀法制备NaGd(WO_4)_2:Eu~(3+)荧光粉,利用394 nm和464 nm光波长激发,观察到源自Eu~(3+)~5D_0→~7F_J(J=1,2,3,4)跃迁的发射。通过拟合Ln(I_0/I-1)与1/k T的关系曲线,获得NaGd(WO_4)_2:1%Eu~(3+)在394 nm和464 nm光波长激发下的热猝灭激活能,分别为0.235eV和0.363eV。研究表明,NaGd(WO_4)_2:Eu~(3+)在464 nm蓝光激发下的红色发光所表现的良好热稳定性,其原因在于该波长热稳定的激发。     

Al~(3+)掺杂Na_(0.44)MnO_2正极材料的制备与储钠性能研究

NaO_(0.44)MnO_2具有开放的框架和三维隧道结构,是一种优良的钠离子电池正极材料。采用固相法制备了Al~(3+)掺杂的Na_(0.44)MnO_2,并通过形貌、结构分析以及各种电化学手段研究了Al~(3+)掺杂对Na_(0.44)MnO_2材料储钠性能的影响。研究结果表明,适量的Al~(3+)掺杂能有效提高Na_(0.44)MnO_2材料的倍率和循环性能。Al~(3+)掺杂量为1%(Al与Mn的摩尔比为0.01:0.99)的样品在30 C(1 C=120 mA/g)的电流密度下具有76.5 mAh/g的放电比容量,且在1 C下循环1 000次之后容量保持率高达70.0%。相比之下,未掺杂的样品在30 C下的比容量仅有45.7 mAh/g,且在1 C下循环1 000次之后容量保持率仅为47.0%。这些结果表明掺杂Al~(3+)能够在一定程度上提高Na_(0.44)MnO_2在循环过程中的稳定性,提高Na~+在Na_(0.44)MnO_2中的嵌入/脱出反应速度,为发展高容量和高稳定性钠离子电池正极材料提供了一种新途径。     

Mg~(2+)掺杂钛酸锂负极材料的制备与性能研究

以高温固相烧结法进行钛酸锂负极材料的制备,实验中分别采用未掺杂和少量Mg2+掺杂的方式。利用扫描电镜进行了形貌观察,利用X射线衍射仪对样品进行物相分析,还进行了室温恒流充放电测试。结果表明:掺杂少量的Mg2+后颗粒的粒度稍微增大,但未引起粉体材料结构的变化,掺杂少量Mg2+后改善了钛酸锂粉体的导电性,降低了粉体的极化现象,提高了充放电的循环容量及稳定性,充分证明Mg2+的掺杂是比较有效的。     

Sr~(2+)掺杂对LiFePO_4电化学性能的影响

采用XRD、ICP、SEM和电化学方法,研究了Sr2+掺杂对正极材料LiFePO4的结构、形貌和电化学性能的影响.掺杂适量的Sr2+不会改变LiFePO4的橄榄石结构,可提高电导率,抑制在充放电时的极化.在室温下,LiSr0.012Fe0.988PO4/C以0.2 C循环的初始比容量为142 mAh/g,循环50次,比容量未衰减;以3.0 C循环时,LiSr0.012Fe0.988PO4/C仍有较高的比容量和较好的循环性能;在60 ℃下以0.5 C循环,LiSr0.012Fe0.988PO4/C第60次循环的比容量为147 mAh/g.     

Co~(3+)掺杂对Li_4Ti_5O_(12)结构及性能的影响

以钛酸正丁酯、碳酸锂和三氧化二钴为原料,采用高能球磨辅助固相法及原位包覆技术合成了负极材料尖晶石型Li4Ti4.95Co0.05O12。通过XRD、SEM、充放电和循环伏安测试等,对材料进行分析。高能球磨辅助固相法及原位包覆技术可阻止Li4Ti5O12颗粒团聚、提升颗粒的分散度;Co3+掺杂不会改变晶体结构,但提高了材料的高倍率性能及循环稳定性。在1.0～3.0 V以2.0 C、5.0 C、10.0 C和20.0 C倍率充放电,Li4Ti4.95Co0.05O12的首次放电比容量分别为146.7 mAh/g、135.5mAh/g、113.5 mAh/g和67.2 mAh/g,经过100次循环,可逆容量基本未衰减。     

Al~(3+)掺杂立方相Li_7La_3Zr_2O_(12)的制备及性能表征

采用一种柠檬酸辅助聚合的溶胶-凝胶法制备了掺杂2%(摩尔分数)Al3+的立方相结构的Li7La3Zr2O12固体电解质,同时,采用高温固相法尝试合成不掺杂Al3+的Li7La3Zr2O12作为对比。分析结果表明:热处理温度超过1 000℃时Li7La3Zr2O12易发生分解;而掺杂2%(摩尔分数)Al3+的Li7La3Zr2O12能在900℃时保持稳定立方相结构,在1 000℃下烧结6 h后得到高致密度的烧结体。该法制备的Li7La3Zr2O12样品表现出高离子电导率:298 K时为4.5×10-5 S/cm,523K时达到3.6×10-3 S/cm。Li+迁移活化能大约为25.1 k J/mol。上述结果表明,作为全固态电池电解质,Al3+掺杂的Li7La3Zr2O12有较好的应用前景。     

Zn~(2+)掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响研究

利用流变相法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2,再以ZnO为Zn源对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行掺杂改性合成Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-x-MxO2(M=Zn,x=0.005,0.01,0.02,0.05),研究了不同掺杂量对材料粒径、结构及电化学性能的影响。结果表明:Zn掺杂并未改变材料晶型,掺杂Zn样品仍具有α-NaFeO_2层状结构(空间组群为R3m),随着掺杂量的增加,前驱体粒径增大,其离子混排度随着掺杂量的增加而增大;掺杂Zn后的材料在低倍率(0.1C)充放电条件下的首次放电比容量提高,其中掺杂量为1.0%的材料循环效果最佳,其首次放电比容量为182 mA h/g,循环50次后容量保持率为97.7%。