微波法制备Mn2+掺杂ZnSe纳米材料及谱学性能研究

过渡金属掺杂的Ⅱ-Ⅳ族纳米材料有望替代CdSe类量子点作为新型的荧光标记物而受到广泛关注.利用微波加热法的体加热特点,以不同有机胺为配体溶剂,控制反应条件,制备了Mn2+掺杂的ZnSe纳米材料,并分别利用TEM、EDS、荧光光谱等手段对其形貌、结构和性能的关系进行了探索.Mn2+掺杂的纳米ZnSe粒子为200～500 nm的球形粒子,表面平整,为单晶的纤锌矿结构.掺杂后纳米粒子的发射峰显示Mn2+的跃迁发射,但不同的配体溶剂和掺杂量对产物的发光性能有明显影响.     

聚对苯乙炔MOPPV/ZnSe量子点复合材料太阳电池性能研究

基于量子点材料的特殊物理性能和量子点聚合物复合材料高的光电转换性能, 本文在MOPPV溶液中制备了粒度可控、 结晶性好、颗粒尺寸约为3.75 nm的ZnSe量子点材料, 最终获得不同质量比的MOPPV/ZnSe复合材料. 分别使用X射线衍射、透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱等研究其特性结果表明MOPPV与ZnSe量子点可以有效地复合且发生光诱导电荷转移; 通过对MOPPV、ZnSe和MOPPV/ZnSe复合材料太阳电池性能的研究发现, 与MOPPV和ZnSe单体相比复合材料光伏特性呈现增加的趋势, 并且复合材料光电性能随着ZnSe量子点材料质量浓度的增加呈现先增大后减小的现象, 当MOPPV和ZnSe的质量比为1:1时, 其转换效率最大, 开路电压为0.516 V, 短路电流为2.018 mA, 填充因子为25.53%, 转换效率为0.167%. 关键词： 量子点 复合材料 伏安特性     

Mn-Mg共掺杂AlON荧光粉制备及荧光性质

采用固相反应法成功合成了一系列Mn-Mg共掺的Al₂₃O₂₇N₅荧光粉。结果显示煅烧条件和Mn的掺杂浓度对Mn-Mg共掺的AlON荧光粉的制备和发光性质都有重要影响。获得纯相AlON的温度从未掺杂的1 900 ℃下降到10% Mn和10% Mg(摩尔分数)共掺杂的1 800 ℃。晶格参数随着Mn掺杂浓度升高而增加,说明Mn进入了AlON晶格中。未掺杂和Mg单掺以及10% Mn和10% Mg共掺杂样品的发射光谱都含有一个350～600 nm之间的宽带发射。绿光发射归属于Mn的3d电子之间的传输。蓝光发射可能与杂质或Al空位相关。     

高压烧结制备Tb掺杂n型(Bi1–xTbx)2(Te0.9Se0.1)3合金及其微结构和热电性能

采用高压烧结技术制备了稀土元素Tb掺杂的n型Bi2Te2.7Se0.3基纳米晶块体热电材料.将高压烧结成型的样品于633 K真空退火36 h.研究了Tb掺杂量对样品的晶体结构和热电性能的影响.结果表明,高压烧结制备的样品为纳米结构, Tb掺杂使样品的晶胞体积变大,功率因子增大,热导率降低,从而使ZT值提高.Tb掺杂量为x=0.004是最优的掺杂量,该掺杂量的高压烧结样品经退火处理后,于373 K时ZT值达到最大为0.99,并且在323-473 K范围内, ZT值均大于0.8,这对用于温差发电领域具有重要意义.     

溶胶-凝胶法制备绿色发光粉Zn_2SiO_4:Mn~(2+)及其发光性能

利用溶胶-凝胶法在加入H3BO3助熔剂的环境下制备了掺杂不同量Mn2+的Zn2SiO4绿色发光粉。用X射线衍射仪和荧光光谱仪对其结构和光致发光性能进行了测试分析。结果表明:900℃还原气氛下退火后,样品呈现明显的绿色,Mn2+最佳掺杂摩尔分数为2%,当掺杂量超过2%后光谱发生强烈的浓度猝灭效应。最后,对这种物质的发光机理进行了分析。     

单相Na0.5Bi0.5Ti1-xMnxO3陶瓷中的多铁性

溶胶凝胶法制备了Na0.5Bi0.5Ti1-xMnxO3(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品,X射线衍射(XRD)分析表明陶瓷样品均形成了单一的钙钛矿(ABO3)型结构且没有杂质相的形成.随着Mn含量的增加,XRD峰向高角度方向移动,表明Mn离子进入Na0.5Bi0.5TiO3晶格.掺杂样品均表现出室温铁磁性和铁电性.磁测量表明样品中存在复杂的磁相互作用,包括铁磁,反铁磁和顺磁相互作用.以上结果表明,通过Mn的掺杂可以使铁电材料Na0.5Bi0.5TiO3转变为多铁材料.     

钽掺杂对钛酸钡导热性能影响的研究

利用光热检测技术测量了钛酸钡材料的导热性能，得到了不同成型压力、烧结温度以及不同 掺杂量下的钛酸钡材料的热扩散率.研究了钽掺杂对钛酸钡材料导热性能的影响，发现了钽 元素掺杂量小于1.5mol%时，钛酸钡材料的热扩散率随掺杂量的增加而增大，当钽元素掺杂 量大于1.5mol%时，热扩散率随掺杂量的增加而减少.对钛酸钡材料的导热性能做了进一步的 分析. 关键词： 光热检测 钛酸钡 导热性能 钽掺杂     

新型稀磁半导体Mn掺LiCaP的磁电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,对纯LiCaP、Mn掺杂LiCaP、Li过量和不足时Mn掺杂LiCaP体系进行几何结构优化,计算并分析了体系的电子结构、能带结构、态密度等.结果表明:Li1±y(Ca1-xMnx) P(x=0. 125,y=0. 125)体系均表现为100%自旋注入,材料均具有半金属亚铁磁性,半金属性稳定,磁矩较大且主要来源于Mn掺入形成的深能级杂质带. Li过量时材料的导电性得到改善,Li不足时体系的居里温度(Tc)提高,说明LiCaP半导体的磁性和电性可以分别通过Mn的掺入和Li的含量进行调控.     

Zn,Cu共掺杂的TiO_2:SnO_2薄膜的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制得Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2凝胶,旋转法于玻璃基底镀膜,制备出Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2薄膜,探讨了掺杂比例、煅烧温度对其结构、形貌和性能的影响。采用XRD、FTIR、FESEM、PL等测试技术对薄膜进行表征,并考察了其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:600℃时,薄膜粒子的结晶度较高,粒径小,分布均匀,表面平整且无明显裂痕;紫外-可见光谱(UV-Vis)表明:该薄膜在可见光区和紫外区都有很强的吸收;光催化性能测试表明:与纯相TiO_2对比,该样品对甲基橙的光催化降解率有较大提高,在最佳掺杂量比为n(Ti)∶n(Sn)∶n(Zn)∶n(Cu)=10∶3∶1∶1时,光催化降解率最高。     

Mn掺杂对Nd-Fe-B纳米复合永磁合金结构的影响

利用XRD和XAFS技术研究了淬火速度为20m/s的退火和未退火Nd₉Fe_85－xB₆Mn_x(x=0.5,1.0)样品的长程序结构和局域结构.结果表明:初始制备样品,微量Mn原子的掺杂有利于纳米复合Nd-Fe-B磁性材料中Nd₂Fe₁₄B硬磁相和α-Fe软磁相的结晶度增加,而随着Mn掺杂量的增加,Fe原子周围配位有序度升高;退火后,掺杂微量的Mn元素并没有进一步提高Nd₉Fe_85－xB₆Mn_x样品的结晶度,也没有生成新的物相.本文提出,在快淬制备过程中,微量的Mn原子进入纳米复合Nd-Fe-B磁性材料的磁体主相形成亚稳相;退火处理后,Mn原子退出初始的磁体主相而进入颗粒的晶界.     

双层钙钛矿锰氧化物La1.4(Ca1-xSrx)1.6Mn2O7的制备工艺对材料结构和性能的影响

本文主要介绍了双层类钙钛矿锰氧化物La1.4Ca1.6Mn2O7及其掺杂样品不同的制备工艺，分析了它们的XRD和R－T图像，讨论了制备方法对材料结构以及电磁性能的影响。     

Ba掺杂及工艺对BiFeO_3体系结构和磁特性的影响

用溶胶-凝胶+快速热处理方法制备Bi_1-xBa_xFeO_3(BBFO-x,x=0,0.05,0.15)陶瓷材料,研究不同工艺条件和元素掺杂对样品的结构和磁特性的影响,实验结果表明,BBFO-x纯相样品制备工艺要求较高,在工艺条件为800℃下退火450s时,样品具有最好的结构及磁性能;X射线衍射测试表明,Ba元素替代会引起晶格畸变,但没有改变样品的宏观晶格结构;Raman光谱测试进一步证实了样品的纯相结构及Ba元素掺杂对样品结构的影响;此外,Ba元素替代有助于增强样品的磁性,其原因在于掺杂使得原有的长程反铁磁螺旋磁结构受到破坏,同时可能出现Fe离子价态变化,产生自旋耦合,从而在样品中表现出更大的宏观净磁矩,本工作可对开展这一单相多铁材料体系的微观结构以及磁电耦合效应的研究提供很好的实验基础。     

NiFe2O4纳米粒子掺杂对单畴YBCO超导块材性能的影响

采用一种新型的顶部籽晶熔渗生长(TSIG)工艺制备了铁酸镍(NiFe₂O₄,NFO)纳米粒子掺杂的YBCO超导块材,并对其生长形貌、微观结构、超导性能进行了研究.结果表明,在低掺杂量下,YBCO单畴体的正常生长不会受NFO掺杂的影响,但是在高掺杂水平下样品边缘开始出现明显的随机成核.磁悬浮力性能测试结果表明,随着NFO掺杂量的增加,样品的最大磁悬浮力先增大后减小,掺杂重量百分比为0.2%的样品表现出最大的磁悬浮力(33.93N).低温磁性测试结果表明,随着NFO掺杂量的增加,样品的T_c值逐渐降低,而且超导转变宽度(ΔT_c)也逐渐变宽.最佳掺杂下(重量百分比为0.2%)样品的零场J_c值为8.68×10⁴ A/cm²,比未掺杂样品提高了31%.电子探针微区分析(EPMA)结果表明,YBCO体系中掺杂的纳米NFO在热处理过程中发生了分解,而溶解出的Ni和Fe离子最终以元素替代的方式存在于YBCO块材内,这可以在超导基体中引入晶格畸变和弱超导...     

纳米α-Fe/PS复合材料的制备及其热力学性能研究

 采用油包水(W/O)的微乳液体系制备了粒度为20~100 nm的α Fe。对纳米Fe进行表面有机改性后分散到苯乙烯（St）单体中,得到分散均匀的Fe/St分散体系,用本体聚合的方法制备了纳米Fe/PS复合材料。利用XRD,TEM,FTIR,SEM及TG DSC分别研究了所得纳米Fe的性能、复合材料的结构、纳米Fe在PS中的分散情况以及掺杂量对纳米Fe/PS复合材料的热力学行为的影响。研究结果表明：增加纳米α-Fe的掺杂量能提高PS的降解率,降低降解温度,增大热分解的焓变。     

纳米α-Fe/PS复合材料的制备及其热力学性能研究

采用油包水(W/O)的微乳液体系制备了粒度为20~100 nm的α Fe。对纳米Fe进行表面有机改性后分散到苯乙烯（St）单体中,得到分散均匀的Fe/St分散体系,用本体聚合的方法制备了纳米Fe/PS复合材料。利用XRD,TEM,FTIR,SEM及TG DSC分别研究了所得纳米Fe的性能、复合材料的结构、纳米Fe在PS中的分散情况以及掺杂量对纳米Fe/PS复合材料的热力学行为的影响。研究结果表明：增加纳米α-Fe的掺杂量能提高PS的降解率,降低降解温度,增大热分解的焓变。     

Fe、Ni共掺杂ZnO基稀磁半导体光学性能与铁磁性研究

采用水热法成功制备了不同掺杂浓度的Zn1-2x Fe x Ni x O(x=0,0.025,0.05,0.1)稀磁半导体材料,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量色散分析仪(XEDS)对样品进行表征,并结合拉曼(Raman)光谱、光致发光光谱(PL)和振动样品磁强计(VSM)研究样品的光学性能和磁学性能。结果表明,水热法制备的样品具有结晶性良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,形貌为纳米棒状结构,分散性良好。Fe2+、Ni2+是以替代的形式进入ZnO晶格中,Fe和Ni的掺杂使得晶体中的缺陷和应力增加,拉曼光谱峰位发生红移,光致发光光谱发生猝灭现象。另外,共掺杂样品在室温条件下存在明显的铁磁性,饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增强。     

催化剂对SiO2凝胶结构及复合体系发光性能的影响

用溶胶—凝胶的方法制备了染料掺杂的SiO2凝胶复合体系。无机基质制备过程中的各种条件对无机基质的微结构有很大影响,从而对复合材料的性能有很大影响。大量的研究表明,凝胶制备过程的诸多因素如催化剂、水的加入量及凝胶的后处理等因素影响最大,这些因素对凝胶结构的影响已有系统的研究,但其对有机—无机复合体系发光影响的研究还未多见。详细研究了在其他条件不变的情况下酸碱催化条件对复合体系结构及染料发光性能的影响。香豆素102(C102)在不同状态下的荧光分析表明,无论是碱还是酸催化所得薄膜复合材料,C102分子在其中基本都以单体的形式存在,与在溶液中相比发光移向短波。碱催化的样品其结构更有利于染料以单体的形式存在,但碱催化的膜表面粗糙,结构疏松,而酸催化的膜表面平整,结构致密。所以以HCl为催化条件的样品适合更进一步的应用。     

热硫化Co掺杂对纳-微米黄铁矿的晶体结构特征及光吸收性能的影响

过渡金属硫化物黄铁矿是一种优异的光伏材料,掺杂改性是提高黄铁矿光伏性能的一种重要手段。为了探究不同Co掺杂量对黄铁矿的晶体结构和吸光性能的影响,采用热硫化法在360℃时制备出了纳-微米黄铁矿样品。利用Ｘ射线衍射(XRD)和多功能场发射扫描式电子显微镜(FESEM)分析了样品的晶体结构、形貌特征和晶粒尺寸;利用能谱仪(EDS)分析了样品的化学成分,并通过紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)表征了样品的光吸收性能和禁带宽度的变化。结果表明,掺Co并未改变黄铁矿的立方晶型结构,但与未掺杂黄铁矿相比,样品结晶度变差,晶粒发生团聚,尺寸在1～1.45 μm范围内;掺Co量的增加会导致晶粒尺度略微减小,但影响不大。EDS检测表明,实际样品的掺杂并不均匀,当掺Co量小于7 at%时,测试值小于名义掺杂量;而当掺Co量大于7 at%时,Co易发生富集。S/(Fe+Co)的比值在1.92～2.05范围内,表明样品内部的点缺陷数量的变化。反射光谱表明制备样品的禁带宽度E_g在0.57～0.72 eV之间。禁带宽度E_g随着掺杂量的增加,呈现出先减小(Co 3 at%)后增加(Co 5～9 at%)的趋势。掺Co量从0%增加3 at%时,样品内部产生的点缺陷数目增多,形成的附加能级会导致禁带宽度E_g窄化;随着掺Co量进一步增加,S/(Fe+Co)比值更接近于2,晶体结构更趋完善,Fe空位或S间隙点缺陷比率降低,禁带宽度E_g趋近于本征特征,会导致禁带宽度E_g宽化;另外,随着Co含量的提高,物相中微量的CoS₂相增多,亦会导致较高掺Co量样品的禁带宽度有所宽化。掺Co量在9 at%的样品的禁带宽度为0.72 eV,大于同温度条件下未掺杂样品的禁带宽度0.65 eV,禁带宽度的宽化在理论上有利于提高样品的光电转换效率。     

半导体SnO2掺杂改性研究示例

通过烧结法和溶胶凝胶法分别获得ZnO掺杂和Fe掺杂的SnO_2材料,分析2种掺杂对半导体SnO_2结构和性能的影响。实验结果表明,适量的ZnO掺杂可以提高材料的烧结性能;同时,在一定掺杂浓度下材料的的非线性系数和压敏电压均随温度升高先增大后减小;在1 450℃烧结的掺入0.5 mol%ZnO的材料烧结性最好,非线性系数最高,压敏电压最大;另一方面,Fe掺杂降低了SnO_2纳米颗粒的结晶度;溶胶凝胶后经水热法制备的样品随Fe掺杂浓度增加的变化缓慢,样品更稳定。     

原位聚合纳米Ni/聚苯乙烯复合材料及其热力学性能

磁性聚苯乙烯(PS)材料有利于实现惯性约束聚变靶丸在辐射场中的无接触支撑。采用液相还原法制备了粒度为75~200 nm的Ni球形粒子,用原位聚合的方法制备了纳米Ni/PS复合材料。利用X射线衍射仪、傅氏转换红外线光谱分析仪、扫描电子显微镜及热重差示扫描量热仪分别研究了所得纳米Ni的特性、复合材料的结构及掺杂量对纳米Ni/PS复合材料的热力学行为的影响。研究结果表明：纳米Ni的掺杂能提高玻璃转变温度;纳米Ni的掺杂可以增大PS热分解焓变,在掺杂质量分数为1%~2%之间焓变达到最大;纳米Ni的掺杂降低了纳米Ni/PS复合材料热分解的比热容。