某些稀土氧化物的高温高压合成及其结构稳定性研究

 首次用高压高温方法，在3.2~4.0 GPa，1 000~1 300 ℃下，对CeO₂-R₂O₃（R=Eu，Gd），CeO₂-Tb₄O₁₁，Pr₆O₁₁-Tb₄O₇稀土氧化物进行合成实验，得到具有F型结构的CeEuO_3.5，CeGdO_3.5，CeTbO_3.5；B型结构的CeEuO₃，CeGdO₃，CeTbO₃，PrTbO₃和P型结构的PrTbO₃。PrTbO₃是迄今自然界尚未发现，文献未见报导过的新物质。对上面的产物和NdYbO₃、PrTmO₃，利用高、低温X射线衍射实验，检测了其结构的稳定性，结果指出：从300 ℃直到1 000 ℃，发生由B型CeRO_x向F型CeRO_x（R=Eu，Gd，Tb）、B型PrTbO₃向C型PrTbO₃的结构转变。F型CeRO_x属于氧缺位萤石型结构。     

Eu3+离子掺杂钛酸盐纳米管的直接水热合成与发光性能

 采用纳米管制备和离子掺杂同步进行的直接水热合成方法，合成了纯钛酸盐纳米管（TNT）和Eu³⁺离子掺杂的纳米管（TNT-Eu）；并利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、光致发光谱仪研究了纳米管的形貌特征、物相组成、热稳定性和发光性能。结果显示：这种方法简便易行、稳定性好、产率高。钛酸盐纳米管物相可近似表示为(H,Na)₂Ti₃O₇或(H,Na)₂(Ti,Eu)₃O₇。高温处理对钛酸盐纳米管的结构产生很大的影响，450 ℃下纳米管的层状结构被破坏，晶体结构转化为锐钛矿型的TiO₂。TNT-Eu样品的发光性能较强，出现的393.5 nm、593 nm、614 nm的谱带归属于⁵D₀-⁷F₁和⁵D₀-⁷F₂电子的跃迁。     

Na填充型方钴矿化合物CoSb3的高压合成及电输运特性研究

 利用高压合成方法,在压力为2 GPa、温度为900 K的条件下,以NaN₃作为添加剂,成功地合成出了Na填充型的方钴矿化合物CoSb₃。X射线衍射（XRD）研究结果表明,当Na填充量达80%时,合成的Na填充型方钴矿化合物CoSb₃仍为单相方钴矿结构,没有Na和NaN₃等杂质峰。在室温下对不同Na填充量的样品进行了电阻率（ρ）和Seebeck系数（α）的测试,研究了不同Na填充量对样品电阻率、Seebeck系数和功率因子（α²σ）的影响。研究结果表明：室温下,样品的电导率随Na填充量的增加而增大,Seebeck系数的绝对值随Na填充量的增加而减小。当Na填充量为0.4时,样品获得了最高的功率因子（8.72 μW·cm^-1·K^-2）,此值高于He等报道的利用热压法制备的CoSb₃的值。填充量对样品电输运特性的影响规律与Pei等研究的K填充型CoSb₃的研究结果相一致。上述研究结果表明,高压合成技术有利于提高填充型方钴矿化合物的填充量,并有效地提高样品的电输运特性。     

金属性氧化物LaCuO3的高氧压合成及Cu3+态的XPS研究

 本文在成功地用超高氧压（~6.5 GPa）及高温（~980 ℃）合成和结构测定的基础上，首次对金属性化合物中LaCuO₃中的Cu³⁺离子给予标定，并研究了它与绝缘体中Cu³⁺的区别。本论文中合成的LaCuO₃为金属性化合物，电导率测量表明在大于13 K无超导电性迹象。XPS测量给出了LaCuO₃中Cu2p_3/2内层电子结合能相对于La₂CuO₄或CuO中的Cu²⁺向高结合能方向移动了约2.6 eV，这一量值远大于NaCuO₂（绝缘体）中的Cu2p_3/2相对于CuO中的Cu²⁺移动的值，约为1.3 eV。Auger谱测量表明，LaCuO₃的修正了的Auger参数与CuO的基本相同，但L₃VV的Auger电子动能相对CuO移动了2.8 eV。这些位移说明在金属性化合物LaCuO₃中，Cu³⁺处在八面体位置上，它与近邻的Cu³⁺连成单个Cu—O—Cu桥，因此可作为对比p型高T_c含铜氧化物的XPS谱的标准。     

高温高压下C3N6H6分解产物的研究

 采用高温高压方法分解缩聚三聚氰胺（C₃N₆H₆），得到一种棕黑色粉末。经过X射线粉末衍射分析，产物主要由未完全分解的原料、碳和分解过程中的过渡相组成。透射电镜观察结果显示，过渡相在某一方向具有长周期结构；在扫描电镜下观察形貌，产物为片状组织，且其中有少量气孔；X射线能散结果表明，C∶N≈3.27∶1（原子比）；此外，进行了红外吸收谱和X射线光电子能谱测试，产物主要键合状态是C(sp²)＝N和C(sp²)—N。     

Gd2O2S:Eu荧光谱及能级的高压研究

 在21 500~11 500 cm^-1光谱区间内测量了Gd₂O₂S:Eu的荧光光谱，测量是在室温和液氮条件下进行的，对122条低温谱线和96条常温谱线进行了指认。识别了Eu³⁺离子⁵D_0~2及⁷F_0~6的39个斯塔克能级中的35个能级。在0~15 GPa压力范围内，研究了Gd₂O₂S:Eu高压下的发射光谱。在压力作用下，发现所有观测到的谱线都红移，强度降低。6个⁵D_0~2能级下降速度大于⁷F_J，⁵D₂、⁷F_2~5多重态的斯塔克劈裂变大，而⁵D₁和⁷F₁的劈裂变小。     

二维Rh-C60聚合相的制备和表征

 利用高压合成装置在6 GPa压力、700 ℃温度条件下合成了二维C₆₀聚合相,并用X射线衍射（XRD）和高分辨核磁共振（NMR）等方法对样品进行了表征。XRD分析结果表明,C₆₀分子在高温高压下发生了聚合反应,晶体结构由面心立方结构变为菱形结构,通过［2+2］加环反应在邻近分子间形成sp³杂化共价键。¹³C核磁共振魔角谱 （¹³C MAS NMR）在δ145和δ72处出现了两个共振峰,其中在δ145附近的峰展宽并有两个边带。δ145附近的峰的展宽与分裂主要是由于C₆₀分子上出现了不等价的sp²杂化碳和高温高压条件下产生的结构无序,边带的形成说明了其结构的各向异性;位置为δ72附近的峰证明了聚合物内C₆₀分子之间出现了sp³杂化键。     

高压对以沸石分子筛基质的Eu（Ⅲ）稀土发光材料荧光光谱影响的研究

 本文研究了高压下无机微孔材料的相转变，并讨论了压力对离子交换的Eu（Ⅲ）NaA和Eu（Ⅲ）NaY两种以沸石分子筛为基质的稀土发光材料发光性质的影响。实验结果表明，对于不同基质材料，压力对Eu（Ⅲ）离子的光谱结构的影响，尤其是对⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁与⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁强度比（I_m/I_e）的影响十分显著。对于Eu（Ⅲ）NaA样品来说，I_m/I_e值随压力的增加而增加，而对于Eu（Ⅲ）NaY样品，I_m/I_e值随压力的增加而减少。     

B离子对SiO2基质凝胶中Eu3+特征光谱的加强作用

使用正硅酸乙酯、硼酸和硝酸铝为前驱体，硝酸铕为掺杂剂，以溶胶-凝胶法制备了Eu单掺和Eu、B共掺的SiO2干凝胶，并成功地在钠钙玻璃上制备了光洁度很好的掺杂SiO₂多层薄膜.利用荧光光谱、红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）等技术研究了B离子、退火温度对样品发光性能的影响.荧光光谱显示发光体能产生很强的红色发光，经500℃以上退火处理，产生6条谱带，分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J（J=0, 1, 2, 3, 4）的电子跃迁, ⁵D₀→⁷F₁的跃迁分裂为两个峰.实验结果表明，B离子的加入，由于在材料中形成了Si-O-B键，使Eu³⁺的配位环境的对称性降低，加强了Eu³⁺的红光发射.退火处理改变了材料的网络结构，降低了水和羟基的含量有助于提高发光强度，但退火温度太高（850℃），发生了荧光猝灭效应，源于稀土离子发生位置迁移形成的团簇.XRD测试结果显示材料是非晶态的.     

室温下压致铁钴镍合金的bcc→hcp相变

 本文采用高压X光衍射方法在金刚石对顶压砧中在位地（in situ）研究了Fe₆₈Co₂₄Ni₈（wt%）合金在室温下的压致bcc→hcp结构相变和直到40.5 GPa的等温压缩行为。实验结果表明该合金在常压下为bcc结构，晶格常数a₀=(0.287 0±0.000 1) nm，体积V₀=(7.119±0.007) cm³/mol，密度ρ₀=(7.981±0.008) g/cm³；在20.9 GPa附近出现bcc→hcp结构相变，两相共存压力区约10 GPa，在此区域内有晶面间距d(002)_hcp=d(110)_bcc，且原子平面(002)_hcp//(110)_bcc，hcp相比bcc相体积减小(0.33±0.02) cm³/mol；高压相hcp结构的晶格参数比值c/a=1.608±0.004；相变后原子配位数的增加使得hcp相(002)平面内及(002)平面间的最近邻原子间距比bcc相最近邻原子间距分别增大约1.6%和0.5%；用Murnaghan状态方程对实验数据进行最小二乘法拟合，得到bcc相B₀=(130±13) GPa，B₀'=12.6±0.5；hcp相V₀=(6.62±0.04) cm³/mol，B₀=(243±21) GPa，B₀'=6.8±0.3；对于该合金的bcc→fcp相变时的结构转变机制做了详细的讨论。     

高温高压合成CeTbO3+δ的XPS研究

 经过高温高压合成的CeTbO_3+δ进行了XPS研究，发现在1.0 GPa下，Tb⁴⁺在~600 ℃开始转变成Tb³⁺，而Ce⁴⁺在~800 ℃开始向Ce³⁺转变。在1 000~1 200 ℃形成单相萤石结构化合物CeTbO_3+δ的Ce是以Ce³⁺、Ce⁴⁺混合价形式存在，Tb全部变成Tb³⁺。实验表明，用Ce_3d谱上~888 eV峰的峰位及其与882 eV峰的相对强度变化可以定性判断化合物中是否含有Ce³⁺。研究了高温高压合成的CeTbO_3+δ的稳定性随时间的变化问题。     

A位平均离子尺寸对六方RMnO3多铁化合物的结构和性能调控

实验研究了A位离子的化学内压对Hol-xDyMnO3(0≤x≤1)固溶体相结构物理性质的影响,发现掺杂稀土离子Dy3+所引起的内压力可使具有六方结构的HoMnO3向高压正交钙钛矿结构转变,形成六方相、六方相与高压正交相混相以及高压正交相3个区域.利用Rietveld方法,对Hol-xDyxMnO3的X射线衍射数据进行结...     

高温超导体低温、高压下的物理性质的研究

 在3~20 GPa压力范围内，测量了含氧量较低的YBa₂Cu₃O_7-δ（δ=0.46）单晶压力增强效应（dT_c/dp=4.9KGPa^-1）；YBa₂Cu₃O₇（T_c0=90 K）单晶在压力下临界电流密度随压力变化；外磁场H=30 kO_e时，T_c与磁场、压力关系；压力达16.5 GPa下，Bi₂Sr₂CaCu₂O_x单晶T_c(p)关系（dT_c/dp=-0.4 KGPa^-1）。发现Y系高温超导体的温度压力导数dT_c/dp与T_c0中间呈dT_c/dp=b-mT_c0线性关系（b、m为常数）。结合压力下Y系超导体结构相变和含氧量对T_c影响，分析这类超导体T_c有很强的正压力效应的原因。把实验结果同几种超导电性微观理论模型进行了分析和比较。     

冷压与热压处理对YBa2Cu3O7-δ的结构相变和超导电性的影响

 本文研究了冷压（2.2~5.2 GPa）与热压（2.2 GPa,2.50~950 ℃）对YBa₂Cu₃O_7-δ的正交→四方相转变区和超导电性的影响。冷压保持其正交结构,但破坏了超导性,在98 K（失超点）到室温呈半导体特性,再在空气中烧结,可恢复液氮温区的零电阻状态。以Cu锅密封样品,热压处理至950 ℃,不发生Cu的析出。热压处理后,98 K（失超点）到室温呈半导体特性,再经通氧烧结,于86 K出现零电阻。热压处理过程,从450~950 ℃为正交→四方转变区。950 ℃为转变结束温度,大大高于氧气、空气、氮气、真空状态的温度。400 ℃附近为起始转变温度,低于氮气、氧气气氛的温度。因此相变区加宽。T_0-t结束温度升高,与Cu锅的抑制还原作用有密切关系。如降低高压淬火速率（<<10² ℃/s）,或随后辅以氧气氛中的后处理,将有利于获得既有高密度又有高T_c的YBa₂Cu₃O_7-δ超导体。     

一套基于六面顶高压装置的静水压高频介电测试系统

 以一套6×14 400 kN六面顶高压装置和一台Agilent 4294A精密阻抗分析仪为主体,建立了一套静水压高频介电实时测试系统。通过固体传压介质预成型方法,解决了液体测试腔在固体传压介质中的密封以及包括4根微同轴电缆在内的多根测量导线引出密封边问题,将常压下通用的四同轴阻抗谱测试技术引入了高压研究。液体测试腔容积可达(Φ13×15) mm³,可同时容纳10 mm×10 mm样品、高频测试夹具、温度与压力传感器、加热装置,以及包括4根外径为1.6 mm、特性阻抗为50 Ω微同轴电缆在内的16根引线,进行室温至300 ℃、常压至3 GPa 静水压力、测试频率40 Hz~5 MHz范围材料的四线阻抗谱测量,实验误差小于3%。利用这套装置观察了室温下,BaTiO₃单晶在约2.6 GPa静水压力下的压致铁电-顺电相变。     

常温高压下水的拉曼谱峰标定压力的研究

 利用金刚石压腔测定了26 ℃高压下水的O—H伸缩振动拉曼谱峰的变化,并对其进行分峰处理,初步确定了水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的峰位置与体系压力的关系,且论证了利用水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的变化标定金刚石压腔压力的优点以及应用上的局限性。实验结果表明：26 ℃时,在实验的压力范围内,由水的拉曼谱峰拟合得到的ν_{3 244}峰位置随着体系压力的增加呈线性减小。其关系式为p (MPa)=32.9(ν_p)_{3 244}+200.7（3 215 cm^-1< ν_{3 244}<3 244 cm^-1）。     

高温高压下SrB4O7：Eu2+玻璃的晶化

 利用X射线衍射和Eu²⁺发射光谱方法研究了非晶玻璃SrB₄O₇在高温高压下的晶化。结果表明：在5.0 GPa压力下，200 ℃仍为玻璃态，只有几个强度极低的小峰，表明有晶化的迹象；600 ℃时已基本晶化，但为SrB₄O₇正交相与SrB₄O₇高压立方相二相共存；当温度提高到1 000 ℃时，晶化成了近单相的与常压SrB₄O₇粉末晶体相同的正交结构。伴随晶化度的加强，Eu²⁺发射强度增强，与Ｘ射线衍射结果相一致。     

高氧压合成产物La2CuO4+δ的相变研究

 本文采用超高氧压2.3 GPa合成方法，得到超导相含量大于30%的超导化合物La₂CuO_4+δ所采用的压力是目前所见报导中对La₂CuO₄化合物施加的最高氧压。湿化学方法测量给出过量氧含量δ=0.05±0.01，而TGA（氮气中）给出δ=0.143。高氧压合成产物经在空气中、不同温度下加热，然后淬火到室温，结果发现超导体在200~300 ℃的加热处理中存在着一个一级相变。经此相变后，超导体转变成反铁磁半导体。TGA及DSC证实了此相变的存在。该相变前后所联系的氧含量变化恰好为湿化学方法给出的结果，这部分与超导电性存在联系的过量氧，实际上引起了Cu²⁺向Cu^(2+2δ)+的转变。该结果强有力地排除了所谓“超氧化物”引起超导电性的可能性。