NaTaO_3及NaTaO_3∶Bi~(3+)光催化剂的光致发光光谱研究

采用光致发光光谱技术对一系列不同条件下制备的NaTaO3及不同掺杂量的NaTaO3∶Bi3 进行了研究.结果表明,NaTaO3的发光性质与其制备条件密切相关在钠离子不足的条件下合成的样品,其发光带主要位于515和745nm左右;而在钠离子充足条件下合成的样品,其发光带位于460nm左右,随着n(Na)/n(Ta)的降低,发光带向长波长方向移动;掺入Bi3 之后,其发光峰由515nm移至455nm,随着Bi3 掺入量的增加,455nm的发光带强度减弱.515nm的发光带与替位缺陷Ta.N.a..相关;745nm的发光带与VN`a缺陷相关;而460nm的发光带与本征TaO6基团相关.将Bi3 掺入到钽酸钠样品,TaN..a..由BiN..a替代,相应的发光带向高的n(Na)/n(Ta)方向移动,从而呈现出本征TaO6基团的发光带.     

Growth and Spectral Properties of Yb^3＋-doped Ba3Gd（BO3）3 Crystal

Crystal of Yb3+-doped Ba3Gd(BO3)3 has been grown by the Czochralski method. The spectroscopic characterizations have been investigated at room temperature. The Yb3+:Ba3Gd(BO3)3 crystal exhibits broad absorption at 976nm with FWHM of 7nm and large overall spitting of 2F7/2 manifold (823cm-1). The absorption and emission cross sections are 5.09×10-21cm2 at 976nm and 0.97×10-21cm2 at 1040nm,respectively. The fluorescence lifetime is 2.84 ms.     

La(NO3)3和Pr(NO3)3对高岭石脱羟基动力学的影响

采用热重和微商热重(TG/DTA)综合热分析技术在不同升温速率下研究了掺入La(NO₃)₃和Pr(NO₃)₃的高岭石的热分解过程, 利用Coats-Redfern积分法和Achar微分法对热分析实验数据进行动力学计算, 得到了高岭石脱羟基反应过程中的控制机理函数、 活化能和指前因子等动力学参数; 分析了2种稀土掺入对高岭石脱羟基过程动力学参数的影响, 并用Ozawa法对活化能进行了验证. 结果表明, 未掺稀土和掺入Pr(NO₃)₃的高岭石的脱羟基反应过程均受化学反应模型F₃控制, 反应的活化能分别为307.94和282.86 kJ/mol, 指前因子lnA的值分别为47.8980和44.1718; 掺入La(NO₃)₃的高岭石脱羟基反应过程控制机理函数发生改变, 受化学反应模型F₂控制, 反应活化能为196.02 kJ/mol, 指前因子lnA的值为29.5551. 与未掺稀土的高岭石对比, 掺入Pr(NO₃)₃后活化能和指前因子略有降低; 而掺入La(NO₃)₃后则显著降低, 分别降低了36.34%和38.30%. 采用Ozawa法验证得到的活化能与Coats-Redfern积分法和Achar微分法结果一致.     

白光LED用荧光材料Ba3Gd（BO3）3∶Eu^（3＋）的发光性能研究

用高温固相反应法制备了稀土离子Eu^3＋掺杂的三元稀土硼酸盐Ba3Gd（BO3）3发光材料,通过X射线衍射（XRD）、荧光光谱和扫描电镜（SEM）等测试手段对Ba3Gd（BO3）3∶Eu^3＋荧光粉的制备条件、发光性能以及形貌进行了研究。XRD结果表明,在1000℃时可得到Ba3Gd（BO3）3纯相。扫描电镜照片显示颗粒基本为球形,粒径约为200-400 nm。发光光谱测试表明,Ba3Gd（BO3）3∶Eu^3＋荧光粉在近紫外区（UV）（396 nm）和蓝光区（466 nm）可以被有效地激发,分别用255和396 nm的紫外光激发样品时,以Eu3＋的5D0-7F2（611和616 nm）超灵敏跃迁为主要发射峰。当Eu3＋的掺杂浓度为10%（摩尔分数）时,Ba3Gd（BO3）3∶Eu3＋在611和616 nm处的发光强度最大。因此,这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光材料。     

PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN)和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3 (PMNT)中几种局域结构与晶格形变的从头算研究

建立了钙钛矿结构铌镁酸铅PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)的2×2×3复晶胞模型; 采用ab initio方法讨论了PMN晶体各种可能构型的稳定性; 选取了PMN三种高、中、低稳定性的代表构型, 并对Ti替换B位离子后的结构进行了结构优化. 计算结果表明复晶胞刚性模型的最低和最高能量差约0.74 a.u. (1940 kJ); Pb2＋离子结构框架的形变是PMN晶格发生形变的主要因素; 在不考虑被替换离子电荷差异的情况下, MgO6含量越少越有利于Ti离子替换Nb与晶胞的形变. PMNT材料中构型的分布和局域形变取决于生长PMNT材料的工艺过程.     

Ca_4GdO(BO_3)_3:Eu~(3 ),Sm~(3 )的发光及离子间的能量转移

Ca4 RO( BO3 ) 3 ( R=La,Ln,Y)三硼酸盐具有优良的非线性特征 . Khamaganova等[1] 以Pb O作助熔剂在合成 Ca4 Sm2 ( BO3 ) 4的过程中发现了一种新相 ,经过结构分析判定是一种新的化合物 .Norrestam等通过高温固相反应合成出此类三硼酸盐 .Iiykhuin[2 ] 对 Ca4 RO( BO3 ) 3( R=Lu,Tb,Gd)的结构进行了研究 .Dirkse等 [3 ]报道了 Ca4 Gd O( BO3 ) 3 粉末的发光特性 .1 996年 ,Aka[4 ] 采用提拉法 ( Czochralski)首次生长出较大尺寸的 Ca4 Gd O( BO3 ) 3 单晶 .孟宪林等 [5]报道了 Ca4 YO( BO3 ) 3 :Nd晶体的激光发射和自倍…     

GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋的合成和上转换发光特性

采用水热法制备了Er^3＋离子浓度为3%,Yb^3＋离子浓度分别为10%,20%的GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋。XRD结果表明：合成的样品均为正交结构的GdF3,Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品的晶粒尺寸分别为28和26nm。研究了980nm红外光激发的上转换发射光谱。结果表明：红光和绿光发射分别来自于Er^3＋离子的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。样品的绿光发射强度较红光发射强。但绿光和红光发射的相对强度比例与Yb^3＋离子浓度有关。对Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。     

Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉的制备与发光性能

为了探究在Dy~(3+)掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉中共掺Eu~(3+)离子对其发光性能的影响,我们采用传统高温固相法制备了一系列Dy~(3+)、Eu~(3+)单掺杂和共掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、荧光发射光谱和荧光衰减曲线对样品进行了表征。结果表明,所制备的荧光粉呈闪铋矿立方相。在近紫外光激发下,Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+)发射光谱在487和578 nm处有两个窄带发射峰,呈冷白光发射;Ba_3Y(PO_4)_3∶Eu~(3+)发射光谱的窄带发射位于594和616 nm处,呈发橙红光。在Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)中,由于Eu~(3+)离子补偿Dy~(3+)冷白光发射所缺的红色组分,从而实现了色纯度高、色温适中的暖白光发射。进一步探索了Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉发光机理。所制备的Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉在白光近紫外激发白光二极管(UVWLED)领域具有潜在应用价值。     

不同掺杂浓度Yb3+:YAl3 (BO3)4晶体光谱研究

采用顶部籽晶法生长了不同浓度Yb3+:YAl3(BO3)4(Yb:YAB)晶体,X射线粉末衍射(XRD)结果表明晶体的结构与YAB相同.研究了室温下不同掺杂浓度Yb:YAB晶体的偏振吸收光谱,以及块状的偏振荧光谱和粉末的非偏振荧光光谱,通过对不同浓度掺杂Yb:YAB晶体粉末的非偏振荧光谱的分析,实验结果表明:随着Yb3+离子掺杂浓度的增加,辐射陷阱效应对荧光谱的影响越来越严重;因此,提出了Yb:YAB晶体中荧光谱的重心波长移动与Yb3+离子掺杂浓度之间的经验关系来定量分析Yb3+离子掺杂浓度变化对辐射陷阱的影响.并且比较了不同浓度Yb:YAB晶体的光谱参数.结果表明高浓度Yb:YAB晶体是一种潜在的微片和自倍频激光材料.     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺, 在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3. 采用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析. 结果表明, Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构, 只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面; 与未包覆的材料相比, Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量. CV测试表明, 包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.     

低成本硫化物固态电解质Li6-xPS5-xClx的制备与性能研究

硫化物固体电解质以其室温电导率高,热稳定性好,电化学窗口宽等特点,在高功率及室温固态电池方面优势突出,是极具潜力的固态电解质材料. 但制备其所需的高纯度Li₂S原料高昂的价格使其实际应用受到掣肘,故本文使用单质锂金属（99.9%）、升华硫、氯化锂和五硫化二磷等低成本原料,采用球磨法和高温热处理制备得到了Li_6-xPS_5-xCl_x（x = 0.5）固态电解质粉末,通过X射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱仪（EDS）对Li_6-xPS_5-xCl_x（x = 0.5）固态电解质进行了表征,并使用交流阻抗法测试了其电导率,电导率可达8.29×10 ^-4 S·cm ^-1,将Li_6-xPS_5-xCl_x（x = 0.5）固态电解质粉末进行冷压制片,制成Li对Li半电池后显示了良好的循环性能.     

ALD-Al2O3涂层保护的高抗湿5-氨基戊酸铰链甲胺铅溴钙钛矿薄膜

近年来,混合铅卤钙钛矿材料在光电领域引发的研究热潮引人注目。然而,钙钛矿材料对水和氧气的敏感性严重的阻碍了其实用化进程。在众多的稳定钙钛矿的方法中,利用简单的原子层沉积方法(Atomic layer deposition,ALD)在钙钛矿表面沉积一层保护层的技术具有极大的潜力。而ALD应用的困难在于,在常规的ALD过程中,做为氧源的H2O和O3对铅卤钙钛矿有着腐蚀作用。在本文,我们提出将双官能团的5-氨基戊酸(5-Aminovaleric acid,AVA)引入到CH₃NH₃PbBr₃(MAPbBr₃)钙钛矿晶格层中,形成稳定的铰链结构的2D/3D钙钛矿AVA(MAPbBr₃)2。AVA的引入可以钝化并防止ALD过程中水对钙钛矿的侵蚀,从而成功地直接在钙钛矿表面沉积了Al₂O₃保护层。覆盖了保护层的AVA(MAPbBr₃)2钙钛矿薄膜获得了优异的热稳定性和抗水性。     

少铅钙钛矿CH3NH3SrxPb(1-x)I3的合成及其在全固态薄膜太阳能电池中的应用

近年来, 有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)得到了迅猛发展, 其最高光电转换效率已经达到19.3%. 该类型太阳能电池使用的钙钛矿型吸光材料为含Pb的有机-无机杂化铅卤钙钛矿, 从长远来看,Pb的毒性将制约其大规模应用. 本文从减少吸光材料中Pb的含量出发, 尝试用Sr 部分取代Pb制备一系列少铅钙钛矿CH₃NH₃Sr_xPb_(1-x)I₃, 并将其应用于钙钛矿太阳能电池进行光电性能的研究. 研究结果表明, 相比于全Pb 钙钛矿(CH₃NH₃PbI₃)材料, Sr 取代量为30% (x=0.3)时, 所形成的CH₃NH₃Sr_0.3Pb_0.7I₃光谱吸收大范围增强,但基于此材料制备的电池器件性能明显下降.     

CeO2负载的PdO与Ce1‒x Pd x O2‒δ 物种的甲烷催化燃烧性能

通过调控Pd前驱物在CeO₂上的沉积方式, 分别制备了以PdO和离子态的Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种为主的 Pd/CeO₂催化剂, 并采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼(Raman)光谱确证了这两种Pd物种的存在. 氧气程序升温脱附(O₂-TPD)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)的表征结果显示, 相比于与载体相互作用较弱的PdO物种, 与CeO₂相互作用较强的Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种具有更加稳定的Pd—O键. 催化剂的甲烷燃烧反应起燃活性测试结果显示, 以PdO物种为主的催化剂表现出了良好的低温催化性能, 在原料气配比为1%CH₄/4%O₂-Ar, 空速为60000 mL·{\mathrm{g}}_{\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}}^{-\mathrm{1}}·h^?1的条件下, T₁₀和T₉₀分别为275和367 ℃, 而两种以Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种为主的催化剂的T₁₀均超过420 ℃. 催化剂的甲烷程序升温还原(CH₄-TPR)表征结果表明, 在升温过程中只有当PdO或Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种被CH₄还原后, 催化活性才开始上升. 由于PdO物种的Pd—O键强度较弱, 有利于Pd物种上的晶格氧在较低温度下参与CH₄的氧化过程. 而Ce_1?x Pd _x O_2?δ 物种的Pd—O键较稳定, 且在反应条件下离子态Pd²⁺与反应体系中氧物种的作用较强, 进而抑制了其与CH₄的反应, 因此反应的起燃温度较高. 以γ-Al₂O₃为载体采用相同的方法制备了Pd/γ-Al₂O₃催化剂, 相关的表征结果进一步证实, 与载体相互作用较弱的PdO物种更容易被CH₄还原, 进而具有较高的催化活性. 据此可以认为Pd/CeO₂上氧化态的Pd物种被CH₄的还原性能是决定其甲烷催化燃烧反应活性的重要因素之一.     

荧光粉Ba5-3x/2B4O11∶xEu3+的制备及发光性能

采用高温固相烧结法成功制备了Ba_5-3x/2B₄O₁₁∶xEu³⁺(x=0.02~0.22)荧光粉,利用XRD和SEM等对荧光粉进行了结构和形貌表征。 在激发波长为393 nm的条件下,发射峰(596、621、657和706 nm)与Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J(J=1,2,3,4)电子跃迁相对应,其中621 nm最强发射峰由Eu³⁺离子⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁造成。 文章还研究了Eu³⁺掺杂浓度对Ba_5-3x/2B₄O₁₁∶xEu³⁺发光性能的影响,结果表明,荧光粉的发光强度随着Eu³⁺掺杂量的增加呈现先增大后减小的趋势,Eu³⁺最佳掺杂量为0.16。     

PbO-PbI2复合物膜转化的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜及其光电特性

有机-无机卤化物钙钛矿是一类优异的光电材料. 在过去四年内, 基于有机-无机卤化物钙钛矿的光电器件实现了超过15%的光电转换效率. 而有机-无机卤化物钙钛矿材料的可控制备是保证其在光电器件中应用的基础. 本文采用新的沉积方法在玻璃衬底表面制备了一种典型的有机-无机卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜. 其制备过程是: 采用超声辅助的连续离子吸附与反应法在玻璃衬底表面沉积PbO-PbI₂复合物膜, 之后与CH3NH3I蒸汽在110 ℃环境下反应, 将PbO-PbI₂复合物膜转化成CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜. 对CH₃NH₃PbI₃薄膜的微观结构, 结晶性及其光电性能等进行了表征. 结果表明, CH₃NH₃PbI₃薄膜呈晶态, 具有典型的钙钛矿晶体结构. 薄膜表面形貌均匀, 晶粒尺寸超过400 nm. 在可见光范围, CH₃NH₃PbI₃薄膜透过率低于10%, 能带宽度为1.58eV. 电学性能研究表明CH₃NH₃PbI₃薄膜表面电阻率高达1000 MΩ. 高表面电阻率表明CH₃NH₃PbI₃薄膜具有一定的介电性能, 其介电常数(ε_r)在100 Hz时达到155. 本研究提出了一种制备高质量CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜的新方法, 所得CH₃NH₃PbI₃薄膜可望在光、电及光电器件中得到应用.     

空气下光诱导有机金属卤化钙钛矿薄膜的降解机理

近几年来钙钛矿材料作为新兴光伏材料取得了巨大的发展进步,但有机无机杂化钙钛矿较差的环境稳定性限制了它的大规模应用。因此深入研究钙钛矿材料的降解机制有助于开发更稳定的钙钛矿光伏器件。本文基于透射电子显微学的微观形貌观察、晶体结构及元素成分表征,详细研究了杂化钙钛矿CH_3NH_3PbI_3薄膜在光照以及空气共同作用下的降解机理。研究发现,光诱导下CH_3NH_3PbI_3薄膜会与空气中的氧气发生交互作用,同时生成六方晶态PbI_2甚至氧化为非晶态化合物PbI_(2-2x)O_x (0.4 x 0.6),而其衰减位点主要存在于薄膜与空气接触的表面。降解过程中,由于存在着挥发性分解产物(I_2,CH_3NH_2)的大量丢失,薄膜的表面会产生许多小孔洞,继而形成一种蜂窝状的介孔衰竭通道。而这种衰竭方式主要与光照下钙钛矿中光生电子与氧气结合形成超氧根自由基(O_2~(·-))有关,该基团诱导了CH_3NH_3PbI_3向PbI_2和非晶氧化态的转变。本文揭示了空气中光照诱导钙钛矿薄膜的降解机理,这将为未来设计和优化更稳定的钙钛矿太阳能电池提供全面的实验数据与理论支持。     

一个各向异性磁稀释杂化钙钛矿系列[CH3NH3][CoxZn1-x(HCOO)3]

Inorganic-organic or hybrid perovskite materials, which are the complementary counterparts of pure inorganic perovskites, can provide many new opportunities in the researches of phase transitions, critical phenomena, and relevant properties, as they combine the characteristics of inorganic and organic components. Therefore, the hybrid perovskites of ammonium metal formate framework are very promising, and their properties have been found to be strongly dependent on the characteristics of the constituent metal ions and/or ammonium ions. Herein, we used solid solution strategies, borrowed from solid state chemistry, to investigate the anisotropic diluted magnetic hybrid perovskite system of [CH₃NH₃][Co_xZn_1-x(HCOO)₃], wherein the B-sites are occupied by the mixed metal ions of Co²⁺ and Zn²⁺. The solid solution compounds of this series in the range x = 0–1 (or the molar percent Co% = 0–100%) were successfully prepared using conventional solution chemistry methods. The resulting compounds were demonstrated to be iso-structural by using both single-crystal and powder X-ray diffraction analyses. The solid solution crystals belong to the orthorhombic space group Pnma, with the cell parameters being a = 8.3015(2)–8.3207(3) Å, b = 11.6574(4)–11.6811(5) Å, c = 8.1315(3)–8.1427(4) Å, and V = 787.89(5)–790.98(7) ų. The perovskite structure consists of a simple cubic anionic metal-formate framework and CH₃NH₃⁺ cations which are located in the framework cavities, with N―H···O hydrogen bonds formed between the framework and the cation. The members of this series showed negligible changes (< 0.4%) in their respective lattice and structural parameters. Thus, the prepared solid solution compounds constitute good molecule-based examples for the study of magnetic dilution under almost the same structural parameters and molecular geometries. Upon dilution, the magnetization per mole of Co at low temperatures and low fields was suppressed by the magnetic anisotropy of Co²⁺ and gradual destruction of the large spin canting between coupled Co²⁺ ions, in contrast to the magnetization enhancement observed in the isotropic diluted system of [CH₃NH₃][Mn_xZn_1-x(HCOO)₃] with the same perovskite structure. The percolation limit was estimated as (Co%)_P = 27(1)% (or x_P = 0.27(1)) from the magnetic data, which was slightly lower than that predicted by the percolation theory for a simple cubic lattice (31%); this trend was due to the strong magnetic anisotropy of the present system. In addition, rare incommensurate phase transitions were primarily detected below ~120 K for the pure Co and Zn members, which may also affect the magnetic properties of the materials.     

非绝热分子动力学模拟A位阳离子对钙钛矿热载流子弛豫的影响

钙钛矿具有优异的光学和电学性质, 近年来成为太阳能电池领域的研究热点. 大量实验报道钙钛矿热载流子弛豫时间变化顺序为CsPbBr₃>MAPbBr₃(MA=CH₃NH₃)>FAPbBr₃[FA=HC(NH₂)₂], 但A位阳离子(Cs ⁺, MA ⁺, FA ⁺)对弛豫快慢的影响机制仍不明确. 采用基于含时密度泛函理论的非绝热动力学方法研究了上述3种钙钛矿热电子和热空穴的能量弛豫动力学, 计算得到的热载流子弛豫时间与实验结果吻合. 结果表明, A位阳离子通过静电和氢键作用影响其与无机Pb—Br骨架的电子-振动耦合, 使非绝热耦合强度遵从FAPbBr₃>MAPbBr₃>CsPbBr₃的变化趋势, 进而使热载流子弛豫时间尺度变化趋势与之相同, 表明合理选择A位阳离子可以优化钙钛矿太阳能电池的性能.     

钙钛矿CH3NH3PbI3晶体的电化学

电化学方波伏安及循环伏安测量表明,钙钛矿CH₃NH₃PbI₃晶体在有机电解质中的氧化还原过程伴随着化学降解。该化学降解源于CH₃NH₃PbI₃晶体中铅离子的还原以及碘离子的氧化。通过电化学伏安法可以测定晶体的能带。