1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐和水混合电解液中三价铬电沉积铬的研究

本文在[BMIM]OAc-H_2O电解液中研究了Cr~(3+)的电沉积反应.经循环伏安研究表明,Cr~(3+)的还原属于受扩散控制的分步还原过程,即Cr~(3+)+e→Cr~(2+)和Cr~(2+)+2e→Cr~0.在40 ℃下通过Rendle-Sevcik方程计算得到Cr~(3+)的扩散系数为1.2×10~(-8)cm~2·s~(-1).采用计时电流法探讨了Cr的三维瞬时成核机理.对沉积的铬镀层进行了XRD和SEM表征,结果表明,经600 ℃氩气保护下煅烧后的镀层由Cr和Cr_2O_3纳米球状颗粒聚集而成,其平均粒径为0.48μm.对40oC、-3.0 V条件下所得镀层进行EDX检测,发现Cr与O的能级峰十分明显,其中Cr的质量分数为83.8%.通过在[BMIM]OAc、[BMIM]BF_4和[BMIM]PF_6三种离子液体体系中电镀得到的Cr镀层质量的比较,表明OAc~-的确有利于Cr的电沉积.     

REBO3中Ce3+和Bi3+对Sm3+光致发光的影响

在紫外光(UV)激发下,系统地研究了REBO_3(RE=La,Gd,Y)中Sm~(3+),Ce~(3+)和Bi~(3+)的发射光谱、激发光谱及其发光强度与组成、结构的关系.结果表明:Ce~(3+)、Bi~(3+)均可敏化LaBO_3中Sm~(3+)的发光;而在GdBO_3和YBO_3中,只有Bi~(3+)能敏化Sm~(3+)的发光,Ce~(3+)猝灭Sm~(3+)的发光.本文还探讨了三种基质中Sm~(3+)发光浓度猝灭的机理.     

氯化钕熔盐电解的阴极过程

本文用循环伏安和计时电位法,在与金属钕处于平衡的KC1-NaCl-NdC1_3熔体中,研究钕离子在铂阴极上的电极过程。结果表明,在该体系中其阴极还原过程为二价钕离子直接放电还原为金属钕,Nd~(2+)+2e→Nd。电极反应为可逆的并受扩散控制,钕的析出电位在本实验条件下约为-3.2V(氯标)。     

YCl_3—NaCl·KCl熔体中Y~(3+)在钼和镍电极上的电极过程

用循环伏安法和计时电位法研究了YCl_3-KCl·NaCl熔体中Y~(3+)在钼和镍电极上的电极过程。Y~(3+)的还原是分步反应过程:Y~3+c=Y~(2+),Y~(2+)+2c=Y。Y~(3+)在镍电极上还原后能与镍形成合金,对不同条件下形成的合金组成进行了X射线分析。     

稀土掺杂Lu3Al5O12荧光粉的发光特性及能量传递

采用高温固相法制备了Ce、Sm共掺Lu_3Al_5O_(12)荧光粉。通过X射线衍射分析、荧光光谱分析研究了样品的结构、发光特性,并通过理论计算研究了能量传递效率、能量传递的临界距离以及能量传递方式。X射线衍射分析表明所制备的荧光粉具有单一的石榴石结构;荧光光谱分析表明,在464 nm蓝光激发下,Sm~(3+)的引入可增加Lu_3Al_5O_(12)∶Ce,Sm发射光谱中红光成分,并且随着Sm~(3+)浓度的增加,Ce~(3+)发光强度逐渐减弱。计算出Ce~(3+)、Sm~(3+)之间的能量传递效率高达77.42%,确定了Ce~(3+)、Sm~(3+)之间的能量传递机制为偶极-偶极相互作用。     

Te,CdTe,HgCdTe的电沉积及其成核机理

应用自装微机联用恒电位系统研究了在玻璃碳或铁电极上Te、CdTe、HgCdTe的电沉积及其电结晶成核机理。结果表明,在酸性溶液中,HTeO_2~+的阴极还原符合4电子还原机理,其电结晶生长表现为由HTeO_2~+扩散控制的三维瞬时成核机理;CdTe沉积层的形成是亚碲酸还原的延续,其电结晶成核机理因电位阶跃值、沉积温度及溶液pH值的改变而由HTeO_2~+扩散控制的三维瞬时成核转变为二维瞬时成核机理;对HgCdTe,其电沉积过程的动力学步骤可设想为: Hg~(2+)+2e—→Hg,HTeO_2~++3H~++4e—→Te+2H_2O xHg+Te—→Hg_2Te,Hg_2Te+(1—x)Cd~(2+)+2(1—x)e—→Hg_2Cd_(1-2)Te 相关的结晶生长除受各种实验因素影响外,还与CdTe的成核过程有关。在本文实验条件下,大体遵循二维瞬时成核机理。     

在乙酰胺-尿素-NaBr-KBr熔体中电沉积纳米Zn-Sb合金

应用循环伏安法研究Zn(II)和Sb(III)在乙酰胺-尿素-NaB r-KB r熔体(343 K)中的电还原.实验表明,Zn(II)和Sb(III)各自还原为金属都是不可逆过程.Zn(II)+2 e→Zn和Sb(III)+3 e→Sb的传递系数分别为0.231和0.319,Zn(II)和Sb(III)在熔体中的扩散系数分别为1.70×10-6和3.21×10-6cm2.s-1.在乙酰胺-尿素-NaB r-KB r熔体中,调节沉积电位和ZnC l2∶SbC l3(摩尔浓度比),得到Zn含量从29.67%变化到97.34%(by at.ratio)的纳米Zn-Sb合金膜.扫描电镜观测Zn-Sb膜的形态,Zn-Sb沉积膜颗粒大小均匀,粒径在50 nm左右.     

LaBO3—Mg3（BO3）2体系中Ce^2＋和Tb^2＋的发光

在紫外光(UV)和阴极射线(CR)激发下,研究了Ce~(3+)和Tb~(3+)在LaBO_3-Mg_3(BO_3)_2体系中的发光性能及组成对其发射强度的影响。在254nm激发下,Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递机理为电偶极-电偶极相互作用的共振传递,能量传递效率可接近100％。在378nm激发下,Tb~(3+)在LaBO_3-Mg_3(BO_3)_2体系中的浓度猝灭机理也为电偶极-电偶极相互作用。在阴极射线激发下,Ce~(3+)对Tb~(3+)的发光起猝灭作用。     

物理化学应用问题参考解答

1.[解] 负极反应 Zn-2e=Zn~(2+) E°_1=-0.762V 正极反应 O_2+4H~++4e=2H_2O E°_+=1.299V 电池结构 Zn/Zn~(2+),H~+,O_2;H_2O/Pt 电池反应 2Zn+2H_2O→2Zn~(2+)+4H~++O_2 电池电动势 E°=E°~+-E°_-=1.299-(-0.762)=2.061V (即在标准状态下的可逆电动势)     

硫酸盐物种对Ce-Fe-Ox催化剂脱硝性能影响的研究

采用四种不同的方法制备了一系列含SO_4~(2-)改性Ce-Fe-O_x催化剂,并研究其NH_3选择性催化还原NO_x的催化活性。结果表明,水热法制备的Ce-Fe-O_x(Fe-HT)可提高其催化性能。其优异的SCR性能与硫酸的加入有关,SO_4~(2-)的加入会导致CeO_2晶体的弱化,提高其催化活性。Fe和Ce协同作用可提高催化剂的氧化还原能力,进而提高化学吸附氧的含量、Ce~(3+)/(Ce~(4+)+Ce~(3+))和Fe~(3+)/(Fe~(3+)+Fe~(2+))的比例,从而提高催化性能。过量的硫酸盐会导致Fe~(3+)和Ce~(3+)的下降,降低催化性能。     

Ca3La3（BO3）5中Ce^3＋,Pb^2＋,Mn^2＋的光致发光和能量传递

本文研究了Ca_3La_3(BO_3)_5体系中Ce~(3+)、Pb~(2+)、Mn~(2+)光致发光与组成的关系及Ce~(3+)、Pb~(2+)对Mn~(2+)发光的敏化作用。实验表明在254nm激发下,Ce~(3+)、Pb~(2+)均在紫外光区发光,而单激活的Mn~(2+)几乎不发光。Ce~(3+)、Pb~(2+)能敏化Mn~(2+)发光,且Ce~(3+)的敏化作用比Pb~(2+)强。Ce~(3+)-Mn~(2+)共激活的Ca_3La_3(BO_3)_5在紫外光激发下发出明亮的红光。Ce~(3+)-Mn~(2+)能量传递的机理为电多极相互作用的共振传递。     

Transitional Area of Ce~(4+) to Ce~(3+) in Sm_xCa_yCe_(1-x-y)O_(2-δ) with Various Doping and Oxygen Vacancy Concentrations: A GGA + U Study

In this work,we perform DFT+U periodic calculations to study geometrical and electronic structures and oxygen vacancy formation energies of Sm_xCa_yCe_(1-x-y)O_(2-δ)systems(x=0.0312,0.0625,0.125 and 0.250;y=0.0312,0.0625,0.125 and 0.250;δ=0.0312,0.0625,0.125,0.250 and 0.50)with different oxygen vacancy and doping concentrations.The calculated results show that the V_1-Sm~(3+)-V_2 structures where there is a position relationship of the face diagonal between V_1 and V_2 both nearest to Sm~(3+)have the lowest energy configurations.The study on electronic structures of the Sm_xCa_yCe_(1-x-y)O_(2-δ)systems finds that excess electrons arise from oxygen vacancies and are localized on f-level traps of their neighbor Ce,and Ca~(2+)and Sm~(3+)co-doping effectively restrains the reduction of Ce~(4+).In order to avoid the existence of Ce~(3+),x and y must be both larger than 0.0625 asδ=0.125 orδmust be smaller than 0.125 as x=y=0.0625.The Ce~(3+)/Ce~(4+)change ratio k has an obvious monotonous increase with increasing the vacancy oxygen concentration.The introduction of Sm~(3+)decreases k.In addition,the doped Sm~(3+)can restrain the reduction of Ce~(4+)when the V_1-Sm~(3+)-V_2 structure with a face diagonal position relationship in lower reduced atmosphere exists.It need be pointed out that the Sm_(0.25)Ce_(0.75)O_(1.5) system should be thought of as a Sm-doped Ce_2O_3 one.     

GdB_3O_6-CeB_3O_6二元体系中Tb~(3+)的光致发光

研究了组成对Tb~(3+)激活的GdB_3O_6-CeB_3O_6二元体系的发光亮度、发光光谱和激发光谱的影响。结果表明:在紫外光激发下,Ce~(3+)和Gd~(3+)对Tb~(3+)的发光均有敏化作用,特别是Ce~(3+)对Tb~(3+)的发光敏化效果十分显著;Gd~(3+)在该体系中还能起能量传递的中间体作用;Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递的机理为电多极相互作用的共振传递。     

Ce~(4+)/Ce~(3+)氧化还原体系线性极化与交流阻抗研究

用线性极化法和交流阻抗法研究了新型Ce~(4+)/Ce~(3+)-V~(2+)/V~(3+)氧化 还原电池中Ce~(4+)/Ce~(3+)半电池在不同Ce~(4+)浓度下的电化学行为。得出Ce~ (4+)浓度为0.2 mol/L时,其极化电阻最小,似为理论最佳浓度。实际应用需综合 考虑电池的库仓效率和能量效率等因素,还应尽可能选择较高浓度。测得不同浓度 下的阻抗参数表明,在Ce(SO_4)_2体系处于稳态时,不论是慢扫还是使用低的动频 率,Ce~(4+)的反应都为传质控制;而在体系处于暂态时,则不论是快扫还是使用 高扰动频率,都为传荷控制;而当体系介于稳态和暂态之间时,则为传质和传荷的 混合控制。因而可通过提高传质速率和加入电化学催化剂的方法来提高Ce~(4+) /Ce~(3+)体系的反应速率。     

稀土发光材料中的能量传递与发光颜色调控

白光LED因被认为是下一代的室内照明光源而受到广泛关注。作为白光LED不可或缺的一部分,荧光粉一直是发光材料研究中的重要部分。随着对白光LED性能要求的不断提高,开发具有丰富发光颜色的荧光粉非常重要。而利用激活剂与敏化剂之间的能量传递作用是获得丰富发光颜色荧光粉的一种重要方法。本文综述了近期基于能量传递过程获得不同体系荧光粉的研究进展,其中包括Eu~(2+)-Mn~(2+)/Tb~(3+),Eu~(2+)-Tb~(3+)-Mn~(2+)/Eu~(3+)/Sm~(3+),Ce~(3+)-Mn~(2+)/Tb~(3+)/Dy~(3+)/Cr~(3+)/Pr~(3+)/Eu~(2+),Ce~(3+)-Tb~(3+)-Mn~(2+)/Eu~(3+)/Sm~(3+),Bi~(3+)-Eu~(3+)/Sm~(3+),Tb~(3+)-Eu~(3+)/Sm~(3+),基质-Ln~(3+)等体系,这为稀土荧光粉的进一步研究提供一定的指导作用。     

稀土在丙酮介质中的伏安行为

本文用直流极谱和伏安法研究了14种稀土离子在丙酮中的还原行为,并考查了微量水和残余氧的影响。当RE~(3+)浓度低于6×10~(-4)mol/L时,仅Eu~(3+)、Yb~(3+)、Sm~(3+)有两步还原波。若RE~(3+)浓度高于8×10~(-4)mol/L,则除Eu~(3+)外,Yb~(3+)、Sm~(3+)的第二步还原和其它稀土的还原出现两步波,加入0.6％的水可使它们变成良好的一步还原波。造成两步波的原因是残余氧的电极还原产物O与RE~(3+)在电极表面形成沉淀薄膜使RE~(3+)的还原受阻。加入水后O_2直接还原为H_2O_2,可消除氧的影响。     

磷灰石结构荧光粉Ba10(PO4)6F2:Ce3+,Tb3+的合成、发光和能量传递

采用高温固相法合成了系列Ce~(3+)和Ce~(3+)/Tb~(3+)激活的具有磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发和发射(PLE和PL)光谱对样品进行了表征分析。研究结果表明:所合成的荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)具有氟磷灰石结构,样品微观呈现不规则形貌。荧光粉Ba10-x(PO4)6F2∶x Ce~(3+)的相对发射强度随着x增加而增强,当x=0.09时,荧光强度达到最大。荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的激发光谱为240～330 nm的宽带,发射光谱呈现出Ce~(3+)的5d→4f跃迁紫外光(335和358 nm)发射和Tb~(3+)的4f→4f跃迁绿光(542 nm)发射。光谱特性表明,发光过程中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递,能量传递效率可以达到60%。计算Ce~(3+)和Tb~(3+)的临界距离为0.79 nm,能量传递机理是偶极-偶极交互作用。此外,详细论述了Ce~(3+)和Tb~(3+)之间的能量传递和发光的过程。通过调节Tb~(3+)的掺杂浓度,对荧光粉发光色坐标与Tb~(3+)的掺杂浓度之间的关系也进行了研究,随着Tb~(3+)的掺杂量从0增加0.52,荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的发射光谱色坐标可以从(0.149 4,0.045 1)蓝色区变化到(0.280 1,0.585 3)绿色区。     

Effects of Doping and Oxygen Vacancy Concentrations on Oxygen Ion Migration in Sm_xCe_(1-x)O_(2-δ): a DFT + U Study

Influence of doping and oxygen vacancy concentrations on oxygen ion or oxygen vacancy(V) migration energies of Sm_xCe_(1-x)O_(2-δ)(x = 0.0625, 0.125, 0.25 and δ = 0.0625, 0.125) systems using a GGA+U method are studied. Calculated results show that advantage migration types change from V?O~(2-) to O~(2-) ?V as x and δ increase. For V?O~(2-) migrations of the Sm_(0.0625)Ce_(0.9375)O_(1.9375) and Sm_(0.125)Ce_(0.875)O_(1.9375) systems, electrostatic attractions between Sm~(3+) and V, defect associations between Ce~(3+) and V, and steric hindrances of Sm~(3+) affect the migration energies. For O~(2-) ?V migrations of the Sm+(0.125)Ce_(0.875)O_(1.875) and Sm_(0.25)Ce_(0.75)O_(1.875) systems, migration energies of O~(~(2-) ) are affected by electrostatic repulsions between Sm~(3+) and O~(2-) and defect associations between Ce~(3+) and V. Increases of the oxygen vacancy and Sm~(3+) doping concentrations benefit the oxygen ion and vacancy migrations, respectively.     

稀土元素硼酸盐中铈,钆,钐的光致发光性能和能量传递

通过Ce~(3 )、Sm~(3 )激活的稀土元素素硼酸盐(REB_3O_6,RE=Gd,La,Y)的发射光谱和激发光谱,研究了Ce~(3 )、Gd~(3 )和Sm~(3 )的发光与组成的关系以及Ce~(3 )、Gd~(3 )对Sm~(3 )发光的敏化作用;查明了在这类化合物中稀土离子的发光主要靠Ce~(3 )的f→d跃迁吸收能量,Gd~(3 )在Ce~(3 )→Sm~(3 )的能量传递过程中起中间体作用。用La~(3 )取代部分Gd~(3 )能增强Sm~(3 )的发光和降低费用。     

CaSiO_3中Tb~(3+)的发光及Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递

研究了CaSiO_3中Tb~(3+)的发光特性、荧光衰减、浓度猝灭及Ce~(3+)→Tb~(3+)的无辐射能量传递,讨论了Ce~(3+)、Tb~(3+)浓度对发光性能的影响。根据电多极子相互作用参数的拟合结果,指明Ce~(3+)→Tb~(3+)的高效能量传递主要是电偶极—偶极相互作用的结果。