白云石精制液中不同离子对碳酸钙晶须的影响

以白云石精制液和二氧化碳为实验原料,采用气液接触法制备碳酸钙晶须。研究了杂质离子Mg²⁺、NH⁺₄和NO^-₃对碳酸钙晶须长径比和形貌的影响。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行表征。结果表明:NH⁺₄浓度在0.3 mol/L,Mg²⁺浓度在0.05 mol/L,NO^-₃浓度在0.2 mol/L的情况下碳酸钙晶须的形貌和长径比最佳,其中长径比最高可以达到25以上;最后再结合晶体生长理论,阐明了碳酸钙晶须的结晶过程和生长机理。     

H2SO4-H2O中硝酸铜对脱硫石膏晶须生长的影响

以处理后的脱硫石膏为原料,在H₂SO₄-H₂O体系中以Cu(NO₃)₂为晶形控制剂采用水热法制备脱硫石膏晶须,探讨了Cu(NO₃)₂对脱硫石膏晶须生长的影响机理。结果表明:Cu(NO₃)₂对脱硫石膏有明显促溶作用,其中Cu²⁺可减小溶液中各离子的活度系数,使溶液中的Ca²⁺浓度增大。NO^-₃通过静电作用在Ca²⁺周围聚集并对SO^2-₄产生屏蔽作用,导致脱硫石膏继续溶解并使Ca²⁺和SO^2-₄的浓度处于相对稳定状态,有利于半水脱硫石膏晶体的形核与生长。此外,Cu²⁺还可在晶须的生长过程中选择性吸附在晶须表面,生成CuSO₄,促进了脱硫石膏的结晶生长,最终在Cu(NO₃)₂用量为2.0%(质量分数)时制备的脱硫石膏晶须长径比约为73。     

方解石制备碳酸钙晶须的影响因素及机理

以方解石矿石为原料,利用制备的重镁水(Mg(HCO₃)₂)及中间产物氯化钙制备文石型碳酸钙晶须,并采用SEM、XRD及EDS对产品进行表征。探究了重镁水与氯化钙反应过程中反应温度、反应时间、镁钙浓度比、重镁水浓度以及搅拌速度对碳酸钙晶须形貌的影响。通过单因素实验得出了最佳工艺条件:温度40 ℃、反应时间2 h、镁钙浓度比6∶1、重镁水浓度0.14 mol/L、搅拌速度150 r/min。在此条件下,制得了长度为40~65 μm、直径为0.6~1.5 μm、长径比为25~45的文石型碳酸钙晶须。     

水热条件下黄磷炉渣废料制备碳酸钙晶须

本文采用黄磷炉渣制备白炭黑后的残留废液为原料,尿素作为沉淀剂制备碳酸钙晶须,系统研究了晶型控制剂(MgCl2)的浓度、反应温度、反应时间、尿素和残留废液的体积比等因素对碳酸钙晶须形貌和物相组成的影响,所得产品通过X射线衍射、扫描电镜进行了分析与表征.研究结果表明,反应温度140℃,反应时间3 h,(NH2)2CO:CaCl2体积比为1:3,晶型控制剂为0.3 mol/L的条件之下,可获得平均长度在50 p.m,长径比为10左右的碳酸钙晶须.     

LaNbO4∶Dy3+,Ca2+荧光粉的制备及发光性能研究

为提高蓝绿色荧光粉的发光性能，本文采用传统的高温固相法合成LaNbO₄∶Dy³⁺及LaNbO₄∶Dy³⁺,Ca²⁺荧光粉样品。通过测试样品的XRD、荧光光谱和CIE色度坐标，研究Dy³⁺单掺，Dy³⁺、Ca²⁺共掺对LaNbO₄荧光粉性能的影响。结果表明：LaNbO₄∶Dy³⁺及LaNbO₄∶Dy³⁺,Ca²⁺荧光粉的衍射峰都与标准卡衍射峰的位置相匹配。样品的激发光谱均由两个宽带激发峰和一系列尖锐激发峰组成，LaNbO₄∶Dy³⁺和LaNbO₄∶Dy³⁺,Ca²⁺样品的最强激发峰位分别是387和472 nm。在波长为387 nm激发下，样品的最强发射峰值分别是575和477 ...     

近紫外激发Gd2ZnTiO6∶Eu3+,Li+红色荧光粉的制备及荧光性能

采用溶胶-凝胶法成功制备出系列Eu³⁺掺杂和Li⁺、Eu³⁺共掺杂Gd₂ZnTiO₆红色荧光粉,并研究Li⁺、Eu³⁺掺杂对样品的晶体结构、微观形貌及发光性能的影响。结果显示,所制备的Gd₂ZnTiO₆∶Eu³⁺,Li⁺(GZT∶Eu³⁺,Li⁺) 荧光粉为双钙钛矿结构,属于单斜晶系(空间群:P2₁/n),大小为10 μm的无规则形状的颗粒。在395 nm近紫外光的激发下,GZT∶Eu³⁺的发射光谱展示出典型的Eu³⁺线状特征光谱,发射峰中心位于615 nm处,归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁。Eu³⁺的最佳掺杂浓度为0.07(摩尔分数),样品显示明显的浓度猝灭效应,其机制为电偶极子-电偶极子(d-d)相互作用。此外,研究还发现,Li⁺掺杂对样品的晶体结构、微观形貌没有影响,但是一定量的Li⁺掺杂可以显著增强样品的荧光强度。当Li⁺浓度为0.05时,荧光粉发射主峰强度增强程度最大,提高至原来的4.3倍,说明通过Li⁺、Eu³⁺共掺杂可以获得高亮度的GZT红色荧光粉。GZT∶0.14Eu³⁺,0.05Li⁺荧光粉的CIE色坐标为(0.631 1,0.375 3)与标准红光色坐标(0.670,0.330)较为接近,是一种潜在的LED用红色荧光粉。     

碳酸钙晶须的制备及含硫化合物对碳酸钙晶须影响的研究

在碱性环境下(pH＞ 12)采用衬底溶液双滴加法制备了形貌均匀且长径比大于10的文石型碳酸钙晶须.探讨了衬底液浓度、温度等因素对碳酸钙晶须生长的影响;研究了硫化钠、硫酸钠、硫代硫酸钠对碳酸钙晶须生长过程的影响;通过扫描电子显微镜和X射线衍射对样品的形貌和物相进行了表征.结果表明:衬底液Ca2+浓度为0.4 mol/L、温度为80 ℃时最有利于文石型碳酸钙晶须的生长;随着含硫化合物的增加,文石型碳酸钙晶须的长径比与质量分数均逐渐减小,且方解石型碳酸钙含量逐渐增加.     

橙红色荧光粉Ca2GdNbO6∶Sm3+,Na+的制备及发光性能

为了研究Na⁺掺杂对Ca₂GdNbO₆∶0.03Sm³⁺荧光粉发光性能的影响,本文采用高温固相反应法成功制备了一系列Ca₂GdNbO₆∶0.03Sm³⁺,xNa⁺(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.10;x为摩尔分数)荧光粉。XRD图谱和精修结果表明,Na⁺成功掺入Ca₂GdNbO₆∶0.03Sm³⁺晶格。发光性能测试结果表明,Na⁺的掺入提高了Ca₂GdNbO₆∶0.03Sm³⁺荧光粉的发光强度,其最佳掺杂浓度为5%。在406 nm波长激发下,荧光粉在602 nm (⁴G_5/2→⁶H_7/2)处发射峰最强且发射出橙红光。浓度猝灭结果及热稳定性研究表明,Ca₂GdNbO₆∶0.03Sm³⁺,0.05Na⁺基质中能量传递主要发生在最近邻离子之间,荧光粉的热猝灭激活能为0.119 eV。该荧光粉的色坐标位于橙红色区域(0.593 5,0.404 7),与国际照明委员会规定的标准色坐标(0.666,0.333)接近,表明Ca₂GdNbO₆∶0.03Sm³⁺,xNa⁺荧光粉在白光LED领域具有潜在的应用前景。     

微筛孔反应器液相沉淀法制备纳米CaCO3

采用微筛孔反应器,以Ca(NO₃)₂·4H₂O为钙源连续相、(NH₄)₂CO₃为碳源分散相,液相沉淀法制备纳米CaCO₃。利用XRD、TEM等表征手段分析研究分散相与连续相流量、浓度和停留时间等制备条件对碳酸钙的粒径、产率和形貌的影响。结果表明,使用微筛孔反应器通过液相沉淀法可制得平均粒径45~92 nm、产率达80%以上的方解石型纳米CaCO₃。适宜的制备条件为:连续相进料流量F_C=150 mL/min、分散相进料流量F_D=150 mL/min、连续相浓度[Ca²⁺]=0.05 mol/L、分散相浓度[CO^2-₃]=0.2 mol/L、停留时间τ=5 s。微筛孔反应器特有的孔道结构能够均匀分散液相体系,从而避免了一般微反应器在液相沉淀反应中出现的堵塞问题,微筛孔反应器的分子扩散混合模式可大幅度强化液相体系的扰动程度并提高CaCO₃过饱和度,使制得样品粒径较小且分布极窄。同时,通过改变制备条件可灵活调控样品的形貌与粒径。     

Sr3ZnNb2O9:0.3Eu3+,xNa+荧光粉的合成和发光性能研究

本文通过高温固相反应成功制备了Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺,xNa⁺(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列荧光粉。X射线衍射分析和精修结果表明，Eu³⁺和Na⁺成功掺杂到Sr₃ZnNb₂O₉基质中，并部分取代了Zn²⁺。采用扫描电子显微镜测试了样品的微观形貌和元素分布。光谱特性和热稳定性研究表明，Na⁺的最佳掺杂浓度为x=0.2,Na⁺的引入提高了Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺荧光粉的热稳定性，活化能为0.163 eV。计算出Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺, 0.2Na⁺样品...     

Ba2YAlO5:Eu3+,Na+荧光粉的合成和光致发光性能研究

本文采用高温固相法成功合成了一系列Ba₂YAlO₅∶0.2Eu³⁺, xNa⁺(x=0.01,0.03,0.05,0.10,0.20,0.30)荧光粉,研究了Eu³⁺,Na⁺掺杂对晶体结构的影响。使用扫描电子显微镜观察荧光材料的微观形貌,使用荧光光谱仪对荧光粉的激发和发射光学特性进行观测和分析,从理论上研究了浓度猝灭和能量传递现象。在613 nm监测波段下,激发光谱在270~290 nm处出现O^2-→Eu³⁺电荷转移带,395 nm和465 nm处出现峰值,在465 nm处峰值最大,对应于⁷F₀→⁵D₂跃迁。在465 nm监测波长下,观察到在613 nm处发射峰最强,对应于⁵D₀→⁷F₂跃迁,钠离子最优掺杂浓度为x=0.03。通过理论计算得出基质中的能量传递在最近邻离子之间。对发光材料进行热稳定性测试和分析,计算得到热猝灭激活能的值为0.058 eV,计算出Ba₂YAlO₅∶0.2Eu³⁺, 0.03 Na⁺荧光粉的色坐标位于(0.61, 0.39),非常接近于国际照明委员会规定的标准色坐标(0.67, 0.33)。     

The effect of mixed alkaline earths on the diffusivity and the incorporation of iron in 5Na2O · xMgO · (15−x)CaO · yAl2O3 · (80−y)SiO2 melts

Diffusion coefficients of iron were measured in glass melts with the basic compositions 5Na₂O · xMgO · (15−x)CaO · yAl₂O₃ · (80−y)SiO₂ with x=5, 10 and y=0, 5, 7.5, 10 and 15. The melts were doped with 0.25 mol% Fe₂O₃ and studied in the temperature range from 1000 to 1600 °C using square-wave voltammetry. The voltammograms exhibited distinct peaks attributed to the reduction of Fe³⁺ to Fe²⁺, from which peak currents mixed diffusion coefficients of iron were calculated. Diffusion coefficients in all melt compositions which did not show crystallization could be fitted to Arrhenius equation. The diffusivities measured in different melt compositions were related to the same viscosity, i.e. not the same temperature. Increasing the alumina concentration from 5 to 10 mol% resulted in an increase of the viscosity corrected diffusivities. At further increasing alumina concentrations, the diffusivities get smaller again. This can be explained by the stabilizing effect of Na⁺ and Ca²⁺ on FeO⁻₄ and AlO⁻₄-tetrahedra, which strengthens the incorporation of Fe³⁺ into the glass structure.     

Cation site occupation by Ag/Na ion-exchange in R2O–Al2O3–SiO2 glasses

Ag⁺/Na⁺ ion-exchanged R₂O–Al₂O₃–SiO₂ glasses with uniform concentration profile of Ag⁺ and Na⁺ were prepared by heat treatment in molten silver salt followed by holding at the same temperature in an ambient atmosphere. Their glass transition temperature (T_g) and thermal expansion coefficient (TEC) were measured and structures were investigated using ²⁹Si-MAS NMR, ²⁷Al-MAS NMR, IR and Raman spectroscopies. Both T_g and TEC decreased with increase of the exchange ratio, but T_g was still above the ion-exchange temperature of 400°C even for the fully exchanged sample. The ²⁹Si- and ²⁷Al-MAS NMR spectra were mostly unchanged and no sign of the structural alteration of the glass network was observed. On the other hand, the vibrational spectra showed remarkable peak shifts depending on the exchange ratio. From these structural results, it was found that when the exchange ratio was low, the introduced Ag⁺ ions were stabilized at the non-bridging oxygen (NBO) site, and then Na⁺ ions in AlØ₄ site were exchanged by Ag⁺ ions after full replacement of NBO sites, where Ø represents the bridging oxygen.     

Y3+/Li+和Y3+/Na+双掺杂氟化钡快响应闪烁晶体

氟化钡(BaF₂)晶体是已知响应最快的闪烁晶体,在高能物理、核物理及核医学等领域有着广泛的应用前景。抑制BaF₂晶体的慢发光成分对其工程应用至关重要。本文利用坩埚下降法制备了高Y³⁺掺杂浓度5%、8%、10%(摩尔分数)的BaF₂晶体,并采用Y³⁺与碱金属离子(Li⁺、Na⁺)共掺杂的方法形成电荷补偿阻止间隙F^-的产生,制备了双掺杂型BaF₂快响应闪烁晶体,进而基于优化的5 ns和2 500 ns时间门宽测试方法,研究了Y³⁺掺杂浓度以及Y³⁺与碱金属离子(Li⁺、Na⁺)共掺杂浓度对BaF₂闪烁晶体快/慢成分比的影响规律。结果表明,生长的高浓度Y³⁺掺杂BaF₂晶体的光学质量优异,在220 nm和300 nm处透过率分别高于90%和92%;随着Y³⁺掺杂浓度由0提高至10%,BaF₂晶体的慢发光成分显著降低,快/慢成分比由0.15提高至1.21;生长的Y³⁺/Li⁺及Y³⁺/Na⁺共掺杂BaF₂晶体的慢发光成分较Y³⁺掺杂BaF₂晶体进一步降低,快/慢成分比最高分别可达1.63和1.61。研制的双掺杂BaF₂快响应闪烁晶体有望应用于高能物理、核物理前沿实验等重要领域。     

白磷钙石型荧光粉Ca1.8Li0.6La0.6-x(PO4)2∶xEu3+的合成、结构及发光性能

白磷钙石结构化合物合成温度较低,且具有更加丰富可调变的晶体学格位,是一种优良的发光基质材料。本文采用高温固相法在1 250 ℃条件下合成了白磷钙石型发光材料Ca_1.8Li_0.6La_0.6-x(PO₄)₂∶xEu³⁺(x=0、0.01、0.03、0.06、0.09、0.15),并采用X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光光谱仪对其结构和发光性能进行系统表征。结果表明,制备荧光粉均为白磷钙石结构,Eu³⁺的掺杂并未在很大程度上改变其结构。该体系荧光粉发射红光,发射光谱出现了Eu³⁺的特征发射,最强发射峰位于617 nm处,来源Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁。随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,样品的荧光寿命逐渐减小,证明了Eu³⁺离子间能量传递的存在。     

Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B9O15∶Eu3+荧光粉的制备及发光性能

采用高温固相法在空气气氛下合成了一系列Eu³⁺掺杂硼酸盐基质荧光粉。用X射线衍射、荧光光谱以及色坐标等手段对荧光粉的晶相和发光性能进行表征。通过LiBaB₉O₁₅中的碱金属以及碱土金属之间的相互取代,研究了基质组成的改变对荧光粉发光性能的影响。结果表明,在Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B₉O₁₅∶0.07Eu³⁺系列荧光粉中,LiSrB₉O₁₅∶0.07Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。考察了煅烧温度、保温时间和Eu³⁺掺杂量对LiSrB₉O₁₅∶Eu³⁺荧光粉晶相和发光性能的影响,煅烧温度为750 ℃,保温时间为1~5 h时,样品的结晶性均良好。Eu³⁺掺杂量为0.52时,LiSrB₉O₁₅∶Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。当x≥0.42(x=0.42,0.47,0.52,0.57)时,LiSrB₉O₁₅∶xEu³⁺色坐标均接近标准红光(0.67,0.33)。比较了LiSrB₉O₁₅∶xEu³⁺(x=0.02~0.57)荧光粉的611 nm(⁵D₀→⁷F₂)和586 nm(⁵D₀→⁷F₁)处发射峰相对强度比值R,R值变化不大,说明多数Eu³⁺在晶格中处于非反演对称中心的格位;比较了LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉和商用Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉的发光特性,在260 nm波长激发下,LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉的发光强度弱于Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉;在362 nm和394 nm波长激发下,LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉的发光强度强于Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉。     

Pb2+掺杂CaMoO4∶Dy3+,Eu3+荧光粉发光性能及能量传递机理的研究

采用共沉淀法合成了Pb²⁺掺杂CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉,通过X射线衍射仪、荧光分光光度计对荧光粉的物相组成、发光特性以及激活离子间能量传递效率进行了表征及分析。结果表明,掺杂Pb²⁺的CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉样品没有出现新的衍射峰,说明Pb²⁺很好地代替Ca²⁺进入到晶格当中,CaMoO₄∶0.05Dy³⁺,0.15Eu³⁺,0.15Pb²⁺荧光粉晶胞参数为a=b=0.548 9 nm, c=1.275 3 nm, Z=2,属于四方晶系,在391 nm波长激发下,484 nm处为Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_15/2)的蓝光特征发射峰,575 nm处为Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_13/2)跃迁产生的黄光发射峰,593 nm处为Eu³⁺(⁵D₀→⁷F₁)跃迁产生的橙光发射峰,619 nm处为Eu³⁺(⁵D₀→⁷F₂)跃迁产生的红光发射峰。通过计算得出CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉中Dy³⁺和Eu³⁺之间临界传递距离为1.542 6 nm,能量传递机理是偶极-四极相互作用,能量传递效率接近60.31%,掺杂金属离子Pb²⁺的荧光粉样品能量传递效率最高提升至72.40%。所以,掺杂Pb²⁺能够大幅度提升Dy³⁺与Eu³⁺之间能量传递效率和改善荧光粉的发光性能,因此其在白光LED领域具有重要研究意义。