固溶体Ce1-xEuxO2-δ的151Eu Mssbauer谱和电性能研究

利用溶胶-凝胶方法在800 ℃灼烧10 h后, 合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05～0.5), 晶粒平均尺寸为60 nm左右, XRD分析表明固溶体的结构为单相立方萤石结构. M(o)ssbauer谱测试表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中Eu离子价态为+3价, 同质异能移IS值随掺杂量x增加而增大. Eu3+的四极劈裂QS值小于零, 表明Eu3+周围的晶体场是非对称的, QS的绝对值随掺杂量x增加而增大, 说明随掺杂量x增加, 晶体场对称性越差. 阻抗谱测试表明通过掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高, 电导率在x=0.2时达到最大值σ800 ℃=1.28×10-2 S·cm-1, 电导活化能达到最小值为Ea=0.72 eV.     

Ce1-xEuxO2-δ(x=0.05～0.50)固溶体的溶胶-凝胶法合成与性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了固溶体Ce1-xEuxO2-δ,通过XRD, Raman, XPS和交流阻抗谱系统研究了固溶体Ce1-x-EuxO2-δ的结构,确定了稀土离子价态及掺杂对CeO2基电解质电性能的影响.XPS分析表明固溶体Ce1-xEuxO2-δ中,Eu离子价态为+3价,Ce离子主要以Ce4+离子形式存在,阻抗谱测试表明低价离子掺杂使固溶体Ce1-xEuxO2-δ的导电率得到很大提高,导电率x=0.2时达到最大值σ600 ℃=2.87×10-3 S·com-1.导电活化能为Ea=0.72eV.     

Ce1－xPrxO2－δ (x＝0.05～0.30)固溶体的合成及其性质研究

利用溶胶-凝胶法合成了固溶体Ce1－xPrxO2－δ (x＝0.05～0.30). X射线衍射(XRD)分析表明, 在x≤0.30的范围内形成了单相萤石结构固溶体Ce1－xPrxO2－δ; X射线光电子能谱(XPS)结果表明, 样品中氧缺位浓度随掺杂量增大而增大, 铈离子主要为Ce4＋离子, 镨离子以混合价态Pr3＋和Pr4＋存在; 拉曼光谱(Raman)观察到两个峰, 458 cm－1峰为特征F2g振动谱带, 较宽的570 cm－1峰与样品中氧离子缺位有关; 交流阻抗谱测试表明, 固溶体Ce1－xPrxO2－δ的电导率随掺杂量增加而增大, x＝0.2时, 电导率达到最大, 活化能较低, σ600 ℃＝3.28×10－2 S/cm, σ700 ℃＝6.06×10－2 S/cm, Ea＝0.54 eV (250～650 ℃), Ea＝0.49 eV (650～800 ℃).     

固体电解质Ce_(0.9)Er_(0.1-x)Pr_xO_(1.95+δ)的微观结构及电性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了固体电解质Ce0.9Er0.1-xPrxO1.95+δ(x=0.02~0.08),利用X射线粉末衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和交流阻抗谱研究了样品的微观结构和电性能.XRD结果表明,800℃煅烧的所有样品均形成了单相立方萤石结构;Raman光谱结果表明,Ce0.9Er0.05Pr0.05O1.95+δ具有氧缺位的立方萤石结构;XPS分析表明,Ce0.9Er0.05Pr0.05O1.95+δ存在氧缺位,Pr3+离子和Pr4+离子共存;AFM观测结果表明,1300℃下烧结的样品比1400℃下烧结的样品致密;交流阻抗谱结果表明,Pr掺杂量x=0.05时,Ce0.9Er0.05Pr0.05O1.95+δ的电导率最高(σ600℃=1.34×10-2S/cm,Ea=0.90 e V),比未掺杂Pr的Ce0.9Er0.1O1.95(σ600℃=8.81×10-3S/cm,Ea=0.92 e V)提高了52%,说明在Ce0.9Er0.1O1.95中适量掺杂Pr可提高材料的电导率,降低活化能.     

固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的合成及性质研究

利用溶胶-凝胶方法合成了Ce0.8Pr0.2O2-δ固溶体, XRD结果表明,经200 ℃焙烧就已经形成立方萤石结构固溶体,晶粒尺寸为8.1 nm, 随焙烧温度的升高,晶粒尺寸增大. X射线光电子能谱(XPS)结果表明,样品中存在氧离子缺位,铈离子主要为Ce4 离子,镨离子以混合价态Pr3 和Pr4 存在. 固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ的拉曼谱(Raman)观察到4个峰,458和1140 cm-1峰为特征F2g振动谱带,较宽的570和187 cm-1峰对应氧离子缺位及引起的不对称振动. 交流阻抗谱表明固溶体Ce0.8Pr0.2O2-δ在600 ℃时的电导率为1.44×10-3 S·cm-1, 活化能为Ea=0.67 eV (650～800 ℃), Ea=0.91 eV (400～600 ℃).     

纳米Ce1-xCoxO2-δ固溶体的水热合成及表征

采用水热方法, 在络合剂及氧化剂的辅助下合成出传统方法难以合成的Ce1-xCoxO2-δ固溶体. XRD结果表明, Ce1-xCoxO2-δ固溶体具有立方萤石结构; 产物的平均粒度约为4 nm. 小半径、低价态Co离子的掺杂导致晶格收缩. 结合XRD和Raman表征结果确定固溶体的固溶限约为x=0.06. 紫外光谱分析结果表明, Co离子以混合价态(+2, +3)存在于CeO2晶格中, 随着钴掺杂量的增大, 带隙逐渐蓝移. 低于固溶限样品的室温体相电导率随着钴含量增大而提高.     

钇掺杂量对LuxY1-xAlO3:Ce晶体结构和发光性能的影响

研究了Y掺杂量对LuxY1-xAlO3：Ce晶体结构和发光性能的影响，结果表明：固溶体晶体LuxY1-xAlO3：Ce（x=0～0．3）仍为正交晶系赝钙钛矿型结构。随着Y掺杂量的减少，晶胞体积减小、晶体密度增大、本征吸收降低、光输出增大，衰减时间由YAlO3：Ce的29．7ns降低至Lu0.3Y0.7Al03：Ce的24．2ns。随着Y掺杂量的减少，发射谱的峰位由YAlO3：Ce的390nm逐步紫移至Lu0.3Y0.7AlO3：Ce的384nm，这表明尽管LuxY1-xAlO3：Ce晶体的光激发一发射机制并未发生明显的变化，但掺杂还是引起了稀土格位晶体场的变化，激活离子Ce^3＋的激发态与基态能级之间的能级差随Y掺杂量的减少逐步加大。Y掺杂含量的降低在改善晶体闪烁性能的同时也降低了晶体的热稳定性，增强了晶体的放射性本底。     

多孔Ce_(1-x)Nd_xO_(2-y)的微波引诱燃烧合成及其光催化性能研究

采用硝酸铈、硝酸钕、尿素为原料,使用微波引诱燃烧法合成了多孔Ce1-xNdxO2-y固溶体。利用X射线衍射仪、Raman光谱仪、红外光谱仪、扫描电镜、N2吸附-脱附技术、紫外-可见吸收光谱仪等测试手段对产物进行了表征。XRD分析表明,Ce1-xNdxO2-y固溶体的粒径范围在40~60 nm之内,且所有产物为萤石结构。Raman测试表明,在Ce1-xNdxO2-y中,由于Nd3+的掺杂而产生氧空位,且空位浓度随Nd3+掺杂量的提高而增加。红外结果证明,Ce-O键的吸收峰在1400 cm-1左右处,由于Nd3+的掺杂而使得在2346 cm-1的吸收峰消失。从SEM和孔径分布结果可看出,产物为多孔结构。紫外-可见光吸收和可见光催化降解实验表明,随着Nd3+掺杂量的增加,Ce1-xNdxO2-y的紫外吸收增强;由于多孔结构和氧缺位的产生,产物在可见光范围内有较明显的吸收。     

纳米晶固溶体Ce0.8Nd0.2O2-δ的合成与表征

利用溶胶 -凝胶法合成纳米晶固溶体 Ce0 .8Nd0 .2 O2 -δ.XRD测试表明 ,胶体经 2 0 0℃烧结处理就可以得到晶粒尺寸为 7.2 nm的纳米晶 ,随烧结温度的升高 ,晶粒尺寸增大 .EPR测试给出固溶体 Ce0 .8Nd0 .2 O2 -δ存在少量的 Ce3 +离子 .在纳米晶固溶体 Ce0 .8Nd0 .2 O2 -δ的 Raman光谱上观察到两个峰 ,低频的强峰为特征F2 g振动谱带 ,高频谱带的出现与样品中存在氧缺位有关 .固溶体晶粒尺寸的减小不但使 F2 g振动谱带红移 ,而且谱带明显宽化 .复阻抗谱的测量表明 ,固溶体 Ce0 .8Nd0 .2 O2 -δ具有氧离子导电特性 .4 0 0和 50 0℃时的电导率分别为 4 .55× 1 0 -4 和 2 .65× 1 0 -3 S· cm-1,活化能为 0 .82 e V     

Ce_(1-x)Ca_xO_(2-x)的溶胶-凝胶法的合成及其性质

用溶胶 -凝胶法合成了 Ce1-x Cax O2 -x(x=0～ 0 .3 5 )系列固体电解质 ,系统地研究了其晶体结构随Ca O含量的变化关系 .XRD测试表明 ,该体系于 1 60℃即形成萤石结构纯相 .高温 XRD表明 ,从室温至80 0℃ ,Ce1-x Cax O2 -x(x=0～ 0 .3 5 )未出现结构相变 .此法合成温度远低于传统的高温固相合成法和水热合成法的温度 .合成物的颗粒小 ,粒度均匀 .在 1 3 0 0℃即可烧结成高致密度样品 .XPS测试表明 ,掺杂 Ca O后吸附氧浓度明显增大 ,氧空位增多 ,电导率和氧离子迁移数增大 ,改善了 Ce O2 基固体电解质的性能 .     

Ce1-xM′xCa0.2O1.8-0.4x (M=Y,La和Gd)

采用水热法合成了系列双掺杂的萤石结构Ce1-xLnxCa0.2O1.8-0.4x固溶体, 并研究了3种稀土离子对固溶体导电性的影响, 发现掺杂离子半径接近Ce4+时, 体系电导率增大而活化能降低. 同时发现水热合成的Ce1-xLnxCa0.2O1.8-0.4x样品的平均粒度按着掺入离子Y3+, Gd3+, La3+的顺序逐渐减小, 分别为32, 20和15 nm. 这种变化是由于Y3+半径比La3+和Gd3+更接近Ce4+, 因而在水热合成过程中, 掺Y3+的体系更有利于晶粒的生长, 得到的晶体粒度较大.     

BaCe1-xEuxO3-δ解质的Raman谱与TG-DTA研究

合成了初始摩尔比为Ba/(Ce+Zu)=1.0和1.1的钙钛矿型氧化物BaCe1-xEuxO3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20).XRD分析表明,过量Ba的样品Ba/(Ce+Eu)=1.1已成钙钛矿单相,样品Ba/(Ce+Eu)=1.0有微量CeO2相存在.Raman谱分析表明,微量CeO2相的产生是由于高温烧结时引起一定量BaO的蒸发引起的;样品Ba/(Ce+Eu)=1.1中过量的Ba对高温烧结时BaO的蒸发起到了补偿作用.热重(TGA)和差热分析(DTA)显示,样品长期放置在空气中,会与空气中的CO2发生一定的反应.     

纳米荧光粉Eu_(0.12)Y_(1.88-x)Mg_xO_(3-δ)的光致发光特性

使用超声波作用下的均匀沉淀法,制备了掺杂Mg2+的纳米荧光粉Y2O3:Eu3+.考察了不同Mg2+掺杂含量下Eu0.12Y1.88-xMgxO3-δ(x=0～0.18,δ代表氧空位)的晶格常数变化,研究了掺杂含量对样品发射光谱及激发光谱的影响.结果表明,Eu0.12Y1.88-xMgxO3-δ的晶格常数在1.0604～1.062 3 nm之间,晶粒尺寸在25.9～40.7 nm之间.掺杂Mg2+后,当x=0.14时,样品Eu0.12Y1.74Mg0.14O3-δ的激发光谱中电荷迁移带(CTS)最大峰强度最高且色纯度最好.     

(Ca,Me)La4Si3O13:Eu3+(Me=Sr,Ba)荧光粉的结构和发光特性

采用高温固相法制备了(Ca,Me)La4Si3O13∶Eu3+(Me=Sr,Ba)系列红色荧光体,考察了Eu3+掺杂浓度和Sr2+,Ba2+置换对荧光体结构和发光特性的影响。Eu3+最佳掺杂浓度为nEu3+∶nLa3+=1∶7,5D0-7F2与5D0-7F1跃迁发射强度比为2.55。Eu3+掺杂使晶胞参数a和c呈线性变小,对c的影响大于a,使a/c比增大。Sr2+和Ba2+分别置换基质中的Ca2+可以形成完全固溶体,晶胞参数随Sr2+或Ba2+的置换量增加呈线性增大,使a/c比减小。各发射峰强度在Sr2+置换量为0.4 mol时出现极大值,但随Ba2+置换量的增加而不断增强,全置换后荧光强度最大。荧光体的色坐标为(0.638 5,0.353 0)。     

空气中合成固溶体荧光粉Ba_2(Zn,Mg)Si_2O_7∶Eu~(2+),Eu~(3+),Ce~(3+)及其发光特性

采用高温固相法在空气中合成了Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu,y Ce3+系列荧光粉。分别采用X-射线衍射和荧光光谱对所合成荧光粉的物相和发光性质进行了表征。在紫外光330~360 nm激发下,固溶体荧光粉Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu的发射光谱在350~725 nm范围内呈现多谱峰发射,360和500 nm处有强的宽带发射属于Eu2+离子的4f 65d1-4f 7跃迁,590~725 nm红光区窄带谱源于Eu3+的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)跃迁,这表明,在空气气氛中,部分Eu3+在Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7基质中被还原成了Eu2+;当x=0.1时,荧光粉Ba1.97Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu的绿色发光最强,表明Eu3+被还原成Eu2+离子的程度最大。当共掺入Ce3+离子后,形成Ba1.97-yZn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu,y Ce3+荧光粉体系,其发光随着Ce3+离子浓度的增大由蓝绿区经白光区到达橙红区;发现名义组成为Ba1.96Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu,0.01Ce3+的荧光粉的色坐标为(0.323,0.311),接近理想白光,是一种有潜在应用价值的白光荧光粉。讨论了稀土离子在Ba2Zn0.9Mg0.1Si2O7基质中的能量传递与发光机理。     

Sr_2Si_5N_(8-δ)C_x:Eu~(2+)碳氮化物荧光粉的制备及发光性能研究

采用高温固相法成功制备了Sr_2Si_5N_(8-δ)C_x:Eu~(2+)碳氮化物荧光粉,并研究了Si-C替代Si-N对晶体结构和发光性能的影响。XRD结果表明,部分Si-C替代Si-N并未改变荧光粉的晶体结构,C4-替代N3-最大掺杂量不超过x=1.2。荧光光谱结果表明,荧光粉的激发和发射光谱并未随着x值增加而发生偏移,意味着Si-C替代Si-N对Eu2+周围晶体场环境影响较小;当x=0.3时,荧光粉的发光强度达到最大,随着x值进一步增大,样品结晶性变差,导致其发光强度降低。荧光粉热猝灭性能结果表明,适量的Si-C替代Si-N能够提升样品的热猝灭性能;热猝灭性能提升机制主要采用离子半径错配模型进行解释。     

新型固体电解质Ce5.2RE0.8MoO15-δ 的合成及电性质

采用溶胶-凝胶方法合成了系列新型氧化物Ce5.2RE0.8MoO15-δ(RE=Ce, Y, La, Sm, Gd, Dy, Ho, Er). 通过XRD, Raman和XPS等手段对氧化物的结构进行了表征, 采用交流阻抗谱测试其导电性能. 研究结果表明, RE3+的掺杂可增加氧离子的空位浓度, 改善母体电导率, 晶胞参数随RE3+半径的增大而增大. 掺杂离子Dy3+的半径(0.0908 nm) 与母体基质离子Ce4+的半径(0.0920 nm) 相近, 形成的掺杂氧化物晶格弹性应变最小, RE3+与氧空位间的缔合焓(ΔHA)最小, 因而氧化物Ce5.2Dy0.8MoO15-δ具有相对较高的电导率(7.02×10-3 S/cm)和较低的激活能(1.056 eV).     

LED用Sr_((1-1.5x))Mo_(0.8)Si_(0.2)O_(3.8)∶Eu_x~(3+)红色荧光粉的制备及其荧光性能

通过高温固相法合成了LED用红色荧光粉Sr(1-1.5x)Mo0.8Si0.2O3.8∶Eu3x+(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)。通过XRD、激发光谱和发射光谱测试了材料的物相组成以及发光性能。x=0.1样品的XRD谱与JCPDS 08-0482(SrMoO4)的标准卡片相同。Eu3+代替晶格中Sr2+的位置成为发光中心。随着Eu3+含量x的增加,593 nm处的5D0-7F1跃迁和614 nm处的5D0-7F2跃迁发射强度会相互转换:当x≤0.4时,以磁偶极5D0-7F1跃迁为主,发射橙色光;而当x=0.5时,以电偶极5D0-7F2跃迁发射为主,发射红光。可能是过量掺杂的Eu3+离子,只能存在于晶格空位形成缺陷,无法占据SrMoO4中Sr2+的格位中,Eu3+在晶格中占据非对称中心的格位,导致电偶极跃迁变成允许跃迁,从而增加了5D0-7F2跃迁,减弱了5D0-7F1跃迁。因此,可以通过调节激活剂的含量获得不同发光色的荧光粉。Eu3+掺杂的硅钼酸锶体系,614 nm激发下,在368 nm处出现宽的基质吸收峰和467 nm处7 F0-5 D2的跃迁峰,且这2处的吸收峰在x=0.5时比x=0.4时...     

纳米Eu_(0.12)Y_(1.88-x)La_xO_(3-δ)的光致发光性能及晶粒生长动力学

以超声波作用下的均匀沉淀法制备了Eu0.12Y1.88-xLaxO3-δ纳米晶荧光粉,用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱对其进行表征,考察了不同La3+掺杂含量下Eu0.12Y1.88-xLaxO3-δ(x=0～0.30)的晶格常数及晶粒尺寸的变化,研究了掺杂含量对样品激发光谱及发射光谱的影响.结果表明,Eu0.12Y1.88-xLaxO3-δ的晶格常数在1.060～1.068nm之间,晶粒尺寸在6.8～26.1nm之间,当x=0.10时,Eu0.12Y1.78La0.10O3-δ的平均粒径为35nm,发光性能优于未掺杂的Y2O3∶Eu3+荧光材料.根据晶粒生长动力学理论计算Eu0.12Y1.78La0.10O3-δ晶粒长大的活化能为9.24kJ·mol-1,表明热处理过程中纳米晶粒的长大为扩散生长机制.     

钐掺杂对CeO2电解质导电性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成Ce1-xSmxO2-δ(x=0,0.1,0.2)系列固体电解质.通过XRD,Raman,SEM和交流阻抗技术系统研究掺杂浓度、相对密度、晶粒大小和氧空位浓度对电解质导电性能的影响.XRD结果表明,所有样品均呈现CeO2结构,即形成了 Ce1-xSmxO2-δ固溶体.在掺杂离子相同,电解质的晶粒大小和相对密度十分接近的情况下,较多Sm3+的掺人能促使样品形成较多的氧空位,更有利于O2-的传递,从而使得Ce0.8Sm0.2O2-δ的电导性能高于Ce0.9Sm0.1O2-δ样品.