Bi2WO6光催化剂的γ射线辐射效应

本文首次研究了高能辐射(γ射线)对Bi₂WO₆纳米晶体结构和光催化性能的影响. 结果表明,尽管高能辐射不会改变Bi₂WO₆纳米晶体的形貌,但是Bi₂WO₆粉末的颜色在高吸收剂量辐照(507 kGy)后发生了明显的变化,并且辐照后Bi₂WO₆的XRD谱图也显示,随着吸收剂量的增加,(113)晶面对应的2θ从28.37°移到28.45°,说明晶格参数在γ射线辐照下还是发生了细微的变化. XPS表征结果证明,Bi₂WO₆晶体结构的变化源于高剂量辐射下氧空位缺陷的产生. Bi₂WO₆纳米晶体的禁带宽度(E_g)随吸收剂量的增加也出现减小的趋势. 用水溶液中亚甲基蓝的可见光照分解反应作为模型反应考察了辐照后的Bi₂WO₆纳米晶体的光催化活性,结果表明,辐照后的Bi₂WO₆纳米晶体的光催化活性随着吸收剂量的增加而逐渐升高. 将经过反应后的Bi₂WO₆纳米晶体再次回收,进行循环催化,发现这些辐照后的Bi₂WO₆纳米晶体在三次循环使用后光催化性能仍然能够保持,说明高能辐射产生的氧空位缺陷具有良好的稳定性.     

具有氧空位Bi_xWO_6(1.81≤x≤2.01)的第一性原理计算和光催化性能研究

为了探索影响Bi_2WO_6光催化性能的内在机制,采用密度泛函理论(DFT)计算和实验研究了非化学计量和氧空位对Bi_2WO_6晶体结构、电子结构和显微结构的影响.采用溶剂热法合成了具有氧空位的非化学计量Bi_xWO_6(x=1.81,1.87,1.89,1.92,2.01)光催化剂.DFT计算结果表明,氧空位的存在可显著减小Bi_2WO_6的带隙,有利于光生电子的生成.实验结果表明,当Bi元素的含量小于化学计量比时,Bi_2WO_6的晶体结构发生了微小变形,Bi元素含量对Bi_2WO_6的显微结构影响不大,但会影响产品氧空位的含量和光吸收性能,并有效抑制电子空穴的复合.Bi_(1.89)WO_6产品的光催化性能最佳,可见光照射180 min后,可降解98%的罗丹明B.采用适当方法,使产品具有氧空位和非化学计量是获得高光催化活性材料的一种有效方法.     

钨酸铅晶体的本征色心和辐照诱导色心

根据钨酸铅晶体(PbWO4,简称PWO)的缺陷化学和晶体结构特点,用光吸收谱、广延X射线吸收精细结构(EXAFS)和精密X射线衍射(XRD)方法对高温退火后PWO晶体进行微结构研究,获得了其退火前后缺陷变化的情况,据此提出生成态(asgrown)晶体中350nm本征色心吸收带起源于V-F空穴心,并指出PWO中紫外区色心吸收带的强度取决于晶体中铅空位和氧空位浓度之差:[VPb]-[VO];然后,结合晶体在紫外光(UV)辐照过程中色心的转化规律和偏振吸收谱的实验结果,提高420nm辐照诱导色心吸收带起源于V0F双空穴心.并对所提出的PWO晶体色心模型的合理性进行了讨论. 关键词： 钨酸铅 本征色心 辐照诱导色心 色心模型     

利用X射线衍射技术分析辐照处理对黄藤材晶体尺寸影响

以我国特有的黄藤为研究对象,应用60Co产生的高能γ射线对黄藤材进行辐照处理,通过X射线衍射法测定γ射线辐照前后纤维素中晶体尺寸、分析其变化规律,探寻晶体尺寸与物理力学性质间关系,提高我国棕榈藤资源高附加值加工利用水平。结果表明:晶体宽度在1.901～3.019nm范围内变化,平均宽度为2.403nm;晶体长度在4.118～28.824nm范围内变化,平均长度为10.907nm。辐照处理后黄藤材晶体宽度在2.139～3.540nm范围内变化,平均值为2.569nm;晶体长度在5.765～38.432nm范围内剧烈变化,平均值为15.530nm。辐照处理后晶体宽度和长度变化范围和平均值均增大。     

γ射线辐照处理SrAl_2O_4…Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉的长余辉性能

采用γ射线对SrAl_2O_4…Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉荧光材料进行辐照处理,研究样品经辐照后的长余辉性能。用60 Co~γ射线源照射固相合成的SrAl_2O_4…Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉荧光材料样品,累积辐照剂量为100kGy。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、紫外可见分光光度计、荧光分光光度计及热释光(TL)光谱仪对辐照前后样品的晶体结构、光吸收特性、余辉及热释光特性进行了研究。结果表明:辐照后样品的晶胞体积减小,氧空位的浓度增加;由于辐照使样品中引入更多的缺陷,其吸收光谱的强度提高。辐照后样品的余辉寿命延长,余辉光谱强度增加;热释光强度增加,且光谱向高温方向偏移,经计算得到辐照后样品中陷阱能级深度增加0.0039eV,表明辐照影响了样品中陷阱能级分布且增加了样品中的深能级陷阱数目。     

溶剂对辐射变色膜吸收剂量的影响

本实验室分别选用无水乙醇和丙酮溶液为溶剂制成两种类型的辐射变色膜, 并对这两种辐射变色膜进行了60Co γ射线与紫外线辐照, 研究不同溶剂对辐射变色膜吸收剂量的影响。实验发现, 60Co γ射线与紫外线辐照后, 使用丙酮作溶剂的辐射变色膜变色效果比无水乙醇的更加明显。在相同的辐照剂量下, 使用丙酮作为溶剂的变色膜比用无水乙醇的光谱吸收峰(680 nm)值平均高65.5%。γ射线辐照时, 用丙酮作为溶剂的辐射变色膜变色的辐照剂量下限为0.5 Gy, 而用无水乙醇做为溶剂的为1 Gy; 紫外辐照时, 用丙酮为溶剂的辐射变色膜吸收峰处吸收剂量的线性响应区间为0～6×100 μJ/cm2, 而用无水乙醇做为溶剂的为0～36×100 μJ/cm2。     

掺镧PbWO4闪烁晶体的缺陷研究

利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X射线电子能谱(XPS)研究了掺镧所引起的PbWO₄ 晶体缺陷的变化.结果表明：掺镧后,PbWO₄晶体中的正电子捕获中心铅空位(V< sub>Pb)浓度增加,并进一步诱导低价氧浓度的增加.讨论了掺La的作用机制,认为掺 La将抑制晶体中的氧空位,增加铅空位浓度. 关键词： 掺镧钨酸铅晶体 正电子湮没寿命谱 X射线电子能谱 缺陷     

掺镧PbWO4闪烁晶体的缺陷研究

利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X射线电子能谱(XPS)研究了掺镧所引起的PbWO4晶体缺陷的变化.结果表明:掺镧后,PbWO4晶体中的正电子捕获中心铅空位(VPb)浓度增加,并进一步诱导低价氧浓度的增加.讨论了掺La的作用机制,认为掺La将抑制晶体中的氧空位,增加铅空位浓度.     

低能质子辐照对ZnO白漆光学性能退化的影响

 通过光致荧光光谱解谱和X射线光电子能谱（XPS）分析,研究了ZnO白漆经受能量低于200 keV低能质子辐照过程中氧空位缺陷的形成与演化过程。XPS解析表明质子辐照后晶格氧减少,光致荧光光谱解析表明锌空位减少,说明ZnO白漆中氧空位数量增加,且双电离氧空位能够捕获价带中的电子转变为单电离氧空位,使单电离氧空位逐渐成为辐照产生的主要缺陷。质子辐照使ZnO白漆中氧空位数量增加,而氧空位易捕获电子形成色心,从而导致光学性能下降。     

γ-辐照对纯Y2SiO5和Eu3+:Y2SiO5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu^3＋掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260-270nm和320nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O^-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu^3＋;Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O心吸收峰,而且还有Eu^2＋离子在300nm和390nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu^3＋：Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

一种新型辐射变色膜的γ射线辐照研究

报道了以高聚物为载体,以有机染料及添加剂为变色指示剂体系,制备一种辐射变色膜。这种辐射变色膜为无色透明固体薄膜,经60Co γ射线辐照后,其颜色变为蓝色。辐照后样品的紫外-可见吸收光谱表明,在可见光区其最强吸收峰出现在624 nm附近。在10～90 kGy的剂量范围内,不含添加剂的辐射变色膜的光密度变化与吸收剂量呈线性关系,而含有添加剂的辐射变色膜对γ射线辐照的响应在50 kGy时就达到饱和。同时还探索了该体系辐照效应的化学反应机理。     

γ-辐照对纯Y_2SiO_5和Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu3+掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260~270 nm和320 nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu3+∶Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O-心吸收峰,而且还有Eu2+离子在300 nm和390 nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu3+∶Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

大规模合成具有氧空位的多孔Bi_2O_3用于有效降解亚甲基蓝（英文）

光催化降解有机污染物由于其具有低能耗和绿色环保的特点,已经成为研究的热点.氧化铋纳米晶体的带隙在2.0～2.8 eV之间,利用它催化可见光降解有机污染物具有较高的活性,从而引起了越来越多的关注.尽管近年来已经开发了几种制备Bi_2O_3基半导体材料的方法,但是仍然难以用简单的方法大规模地制备高活性的Bi_2O_3催化剂.因此,开发简单可行的大规模制备Bi_2O_3纳米晶体的方法对于工业废水处理的潜在应用具有重要意义.本文通过蚀刻商用BiSn粉末,然后进行热处理,成功地大规模制备了多孔Bi_2O_3.获得的多孔Bi_2O_3在亚甲基蓝(MB)的光催化降解中表现出优异的活性和稳定性.对该机理的进一步研究表明,多孔Bi_2O_3合适的能带结构允许生成活性氧物种,例如O_2~(-·)和·OH,可有效降解MB.     

晶粒尺寸对1 MeV电子在金属Ni中能量沉积的影响

采用脉冲电沉积方法制备出高致密、高质量的纳米晶Ni, 并对其密度、组织成分和微观结构进行了表征. 利用高能粒子加速器产生的1 MeV高能电子为辐照源, 研究高能电子在纳米晶Ni和常规粗晶Ni中的能量损失. 通过辐照过程中放置的吸收剂量片来准确表征其电子的能量沉积. 结果表明, 晶粒尺寸对高能电子在材料中的能量沉积有明显的影响, 1 MeV电子在穿过一定厚度的金属Ni后, 在晶粒尺寸细小的纳米晶Ni中测得总的吸收剂量较大, 证明了高能电子在纳米材料中的总能量沉积较小, 从而表现出纳米材料抗辐照的优异性能. 关键词： 高能电子 纳米金属 辐射损伤     

核辐照后YAG的晶格离子位移

Nd:YAG晶体在X荧光辐照后,晶格常数发生变化[1].LiF单晶在热中子辐照下,衍射面的峰值强度和积分半宽度变化均敏感[2].Si单晶在γ射线辐照下出现离子位移,其作用能主要消耗在碰撞上[3].红宝石激光晶体在γ射线辐照下,输出能量有所提[4].本文主要观察Nd:YAG多晶体辐照前后及恢复过程中的晶面间距的相对异常变化及其可逆性. 一、实验条件及结果 Nd:YAG多晶单相材料是在1650℃空气环境下烧结成的.一个样品的核反应堆的辐照条件为:功率 3000kW,通量中为 1.9× 109中子/cm2s,辐照10秒.男一个样品的辐射条件为:功率3000kW,通量为4.6×109中…     

γ射线辐照与O2退火对Bi∶CdWO4单晶体光谱性能的影响

用500和800℃,在氧气下,对掺Bi钨酸镉晶体进行热退火处理,测定了处理后晶体的吸收光谱与发射光谱。随退火处理温度的升高晶体的吸收强度降低,吸收边带发生蓝移。在373与980nm的光激发下,分别观察到发光中心为528nm的CdWO4晶体本征发光与发光中心为1 078nm的Bi 5+发光。晶体样品通过高温氧气处理,发光中心为528nm的荧光带强度增强,但发光中心为1 078nm的荧光带强度变弱。这可能是由于氧退火使Bi 5+转化成Bi 3+所致。经退火处理后,晶体的颜色逐渐变浅,透光率明显提高,这是由于晶体中氧空位减少所致。经γ射线辐照处理后,528nm处的发光增强,而1 078nm处的发光减弱,这可能是由于γ射线辐照后导致Bi 5+变成Bi 3+。     

Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管抗辐射特性的研究

本文采用γ射线、高能电子和中子对Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)的抗辐射特性进行了研究.研究发现对于γ射线和1 MeV电子辐照,-30 V辐照偏压对器件的辐照效应没有明显的影响.经过1 Mrad(Si)的γ射线或者1×l0¹³ n/cm²的中子辐照后,Ti/4H-SiC肖特基接触都没有明显退化;经过3.43×10¹⁴ e/cm²的1 MeV电子辐照后Ti/4H-SiC的势垒高度比辐照前轻微下降,这是由于高能 关键词： 碳化硅 肖特基 辐照 偏压     

γ射线辐照下多壁碳纳米管结构转变过程研究

采用60Coγ射线辐照纯净的多壁碳纳米管,用高分辨透射电镜和拉曼光谱,研究了多壁碳纳米管由石墨结构向无定形结构转变的演化过程.发现在γ射线辐照下,碳纳米管的外部石墨层逐渐失去最初的有序结构而向无定形结构转变.而且,随着γ射线辐照剂量的增加,无定形结构不断推进,而石墨层结构则不断减小,直至使整个碳纳米管变为一个中空的无定形纳米线结构.用原子位移理论和溅射机理对这种转变过程进行了分析.γ射线轰击碳纳米管击出碳原子,碳原子停留在晶格的间隙位置上产生间隙原子,在它原来的平衡位置则留下一个空位.当轰击粒子动能足够大时导致碰撞级联效应,无序结构增加.多数空位和间隙原子可能相互复合而彼此退火,但仍有少数原子作为间隙原子而造成晶格进一步缺陷.辐射也可以引起碳原子的溅射,溅射出来的碳原子沉积在碳纳米管的外壁上形成一层无定形碳结构.     

CMOS器件60Coγ射线、电子和质子电离辐射损伤比较

利用TRIM95蒙特卡罗软件计算了质子在二氧化硅中的质量阻止本领和能量沉积,比较了质子在二氧化硅中的电离阻止本领与核阻止本领,分析了质子在材料的表面吸收剂量与灵敏区实际吸收剂量的关系.利用60Coγ射线、1MeV电子和2-9 MeV质子对CC4007RH和CC4011器件进行辐照实验,比较60Coγ射线和带电粒子的电离辐射损伤情况.实验结果表明,60Coγ射线、1MeV电子和2-7MeV质子辐照损伤效应中,在0V栅压下可以相互等效;在5V栅压下,以60Coγ射线损伤最为严重,1MeV电子的辐射损伤与60Coγ射线差别不大,9MeV以下质子辐射损伤总是小于60Coγ射线,能量越低,损伤越小.     

Ni2+掺杂和卤素空位填充协同抑制CsPbBr3纳米晶体中的离子迁移

卤化铅钙钛矿(LHPs)由于具有优异的光电性能和制备成本低等优点,已成为新一代光电器件的有力候选材料。然而,缺陷造成的离子迁移会导致LHPs纳米晶的晶体结构解离分解。因此,稳定性成为LHPs实际应用中亟待解决的问题。本文旨在研究镍离子替位掺杂及卤素空位填补对CsPbBr3纳米晶中的离子迁移抑制作用。通过离子迁移活化能的测定和高分辨透射电镜的原位观察,分析了前驱体掺杂剂对加强LHPs稳定性的作用原理。首先,选用乙酰丙酮镍和溴化镍作为掺杂剂,合成了掺杂LHPs纳米晶。其次,通过吸收-荧光光谱,X射线衍射,X射线光电子衍射,透射电子显微镜等测试手段对掺杂样品的光学及化学组成进行分析。最后,通过纳米晶薄膜电导率的温度依赖关系计算出其离子迁移活化能,并结合高分辨电镜原位观察纳米晶在高能电子束辐照下的形貌演变过程,揭示了不同掺杂剂对合成掺杂LHPs稳定性的影响。实验结果表明:Ni²⁺掺杂CsPbBr3样品的离子迁移活化能相较本征CsPbBr3样品(0.07 eV)有显著提升,其中乙酰丙酮镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.238 eV,溴化镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.487 eV。另外,电子束辐照测试表明溴化镍掺杂钙钛矿晶体表现出更高的结构稳定性,这主要归因于掺杂的Ni²⁺对卤素的强结合和卤素填补空位缺陷的协同钝化作用。Ni²⁺掺杂和卤素空位填充协同可以有效抑制卤化物钙钛矿纳米晶体中的离子迁移。