Ce_(0.8)Pr_(0.2-x)Nd_xO_(2-δ)(x=0.02,0.05,0.1)固溶体的合成与性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了双稀土掺杂氧化铈Ce_(0.8)Pr_(0.2-x)Nd_xO_(2-δ)(x=0.02,0.05,0.1)固溶体。X射线衍射分析阐明,经800℃烧结的全部固溶体都形成了单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在20~25 nm之间。拉曼光谱结果阐明,固溶体Ce_(0.8)Pr_(0.2-x)Nd_xO_(2-δ)是具有氧空位的立方萤石结构,适量的掺杂Nd有利于Ce_(0.8)Pr_(0.2-x)Nd_xO_(2-δ)氧空位浓度的增加。阻抗谱结果阐明,稀土双掺杂的Ce_(0.8)Pr_(0.2-x)Nd_xO_(2-δ)比稀土单掺杂的Ce_(0.83)Sm_(0.17)O_(2-y)的电导率高,Ce_(0.8)Pr_(0.18)Nd_(0.02)O_(2-δ)的电导率最大,600℃时电导率为1.85×10~(-2)S/cm。     

核((Nd_(0.7),Ce_(0.3))_2Fe_(14)B)-壳(Nd_2Fe_(14)B)型磁体反磁化的微磁学模拟

以核((Nd_(0.7),Ce_(0.3))_2Fe_(14)B)-壳(Nd_2Fe_(14)B)型晶粒为研究对象,利用C++语言进行编程建模,通过微磁学模拟软件OOMMF进行计算仿真,系统讨论了核的尺寸、壳层厚度以及壳层分布对单晶粒磁体反磁化过程的影响.对于核((Nd_(0.7),Ce_(0.3))_2Fe_(14)B)-壳(Nd_2Fe_(14)B)型晶粒,当壳层厚度不变时,矫顽力随核的尺寸增加而单调递减.当核的尺寸不变时,壳层厚度的增加使得矫顽力先增加后降低.当核的尺寸不变,壳层总体积也不变时,壳层的不同分布会影响矫顽力的大小,其中当壳层仅平均分布于核的z面(垂直于z轴的两个面)时,矫顽力达到最大值.     

纳米铜掺杂Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))O_2正极材料的制备和性能研究

通过Cu纳米颗粒掺杂制备了Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2三元正极材料,并通过调节Cu的掺杂量,讨论了Cu的掺入对Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2三元正极材料晶体结构、表面形貌、电化学性能和循环性能等一系列性能的影响,铜掺杂量为x=0.01时,在0.2C倍率下的首次放电比容量达到了219.1 mAh/g,经过50次充放电循环之后,剩余比容量为115.4 mAh/g。最终结果为Li[(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_x]O_2中Cu的掺入量为x=0.01时,所得正极材料的电化学性能和循环性能最为优异。     

红色Sr_xCa_(0.99-x)Eu_(0.01)WO_4固溶体荧光粉光致发光的声子调控

采用微乳液法合成Sr_xCa_(0.99-x)Eu_(0.01)WO_4(x=0.01,0.02,0.05,0.08,0.10,0.20,0.50,0.80,0.99)固溶体.使用TEM、XRD和Raman光谱表征固溶体的形貌和结构,采用荧光分光光度计测试固溶体的光致发光谱.实验结果表明:当Sr~(2+)掺杂摩尔分数从0.05增大到0.99时,固溶体开始由CaWO_4逐步转变为SrWO_4,其最大声子能量从912cm~(-1)单调增长到922cm~(-1).通过声子能量可调节掺杂Eu3+的非辐射跃迁速率,进而在直接激发和基质敏化条件下调控Eu~(3+)的发光特性.Sr~(2+)在Sr_xCa_(0.99-x)Eu_(0.01)WO_4固溶体中最佳的掺杂摩尔分数为0.05,较低的声子能量对Sr_xCa_(0.99-x)Eu_(0.01)WO_4固溶体在紫外激发下成为高效发光的荧光粉具有积极作用.     

合成条件对(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶发光性能的影响

用沉淀法制备(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶,通过测量样品的X射线衍射谱、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜图像和透射电子显微镜图像分析其微观结构与形貌,测量样品的激发谱、发射谱及发光衰减曲线来分析发光特性。研究合成条件中沉淀剂、助熔剂、温度、退火条件等因素对(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶微结构、发光特性、荧光衰减及能级寿命的影响。实验表明,氨水沉淀下,合成前驱粉中加入碳酸锂,1000℃活性炭中退火获得的(Eu_(0.045)Li_3x=0.015)Lu_(y=0.94))_2O_3纳米晶,比相同条件不加碳酸锂的样品发光强度提高约2倍;比800℃空气中退火的(Eu_(0.045)Lu_(0.955))_2O_3纳米晶发光强度提高约4倍。     

Eu_(0.9)M_(0.1)TiO_3(M=Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm)的磁性和磁热效应

EuTi0_3是直接带隙半导体材料,在液氦温度附近呈现反铁磁性,且具有较大的磁熵变,但是当其转变为铁磁性时,可以有效提高低磁场下的磁熵变.本文通过元素替代,研究晶格常数的变化和电子掺杂对磁性和磁热效应的影响.实验采用溶胶凝胶法制备EuTiO_3和Eu_(0.9)M_(0.1)TiO_3 (M=Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm)系列样品.结果表明:大离子半径的碱土金属离子替代提高了铁磁性耦合,有利于提高低磁场下的磁热效应.电子掺杂可以抑制其反铁磁性耦合从而使其表现为铁磁性.当大离子半径的稀土La和Ce离子替代Eu离子时,既增大了晶格常数也实现了电子掺杂,表现出较强的铁磁性.在1 T的磁场变化下,Eu_(0.9)La_(0.1)TiO_3和Eu_(0.9)Ce_(0.1)TiO_3的最大磁熵变分别为10.8和11 J/(kg·K),均大于EuTi0_3的9.8 J/(kg·K);制冷能力分别为39.3和51.8 J/kg,相对于EuTi0_3也有所提高.     

Mg_2Si_(0.3)Sn_(0.7)掺杂Ag和Li的热电性能对比

采用两步固相法合成了物相均匀的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7) (y=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)热电材料,测试了室温物理性能和室温至773 K的热电性能,研究了不同掺杂剂的固溶度、微观结构、载流子浓度、电性能和热输运. X射线衍射图谱和扫描电子显微镜图像显示掺杂Ag和Li的固溶度分别为x=0.03和y=0.06.根据单抛物线模型, p型的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7)的有效质量为1.2m0.对比结果表明:掺杂Ag或Li的最大载流子浓度分别达到4.64×1019 cm~(–3)和15.1×1019 cm~(–3);掺杂Li元素的样品有较高的固溶度、较高的载流子浓度和较高的功率因子PF约为1.62×10~(–3) W·m~(–1)·K~(–2);掺杂Li元素样品中较高的载流子浓度能够有效抑制双极效应,显著降低双极热导率; Mg_(1.92)Li_(0.08)Si_(0.3)Sn_(0.7)的最大ZT值0.54,比Mg1.9Ag0.1Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.34提高了大约58%.根据Callaway理论,由于质量场波动和应变场波动增强声子散射,掺杂Ag和Li元素样品的晶格热导率比未掺杂样品明显降低.     

近紫外宽带激发LED用红色荧光粉(Gd_(1-x)Eu_x)6(Te_(1-y)Mo_y)O_(12)的制备与性能

利用高温固相法制备了一种新型红色荧光粉(Gd_(1-x)Eu_x)_6(Te_(1-y)Mo_y)O_(12),研究了Eu~(3+)单掺和Eu~(3+),Mo~(6+)共掺Gd_6TeO_(12)荧光粉的结构、形貌和荧光性能.实验结果表明,所合成的粉体为纯相.在393 nm近紫外光激发下,(Gd_(1-x)Eu_x)_6(Te_(1-y)Mo_y)O_(12)荧光粉发出特征红光,位于632 nm处的发射主峰属于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁.当Eu~(3+)掺杂浓度超过20%(物质的量分数)时发光出现浓度淬灭,经证实这是由电偶极-电偶极相互作用造成的.随着工作温度升高,荧光粉发光强度减小,计算得到Eu~(3+)热淬灭过程中的激活能为0.1796 eV.当(Gd_(0.8)Eu_(0.2))_6TeO_(12)中共掺Mo~(6+_(取代Te~(6+)),该荧光粉发射光谱的峰位、强度变化不大,但是Mo~(6+)-O~(2-)电荷迁移态显著增大了近紫外波段的激发带宽度,可以有效提高激发效率.具有近紫外宽带激发特征的(Gd_(0.8)Eu_(0.2))_6(Te_(0.6)Mo_(0.4))O_(12)是一种潜在的白光LED用荧光粉材料.     

多铁材料Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3的介电和铁磁特性研究

采用溶胶凝胶法制备BiFeO_3和Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)样品.X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO_3相吻合且具有良好的晶体结构,La和Co共掺杂的结果导致BiFeO_3的晶胞体积增大.SEM形貌分析可知,晶粒尺寸随着掺杂量的增加而逐渐减小,晶粒由原来的10um逐渐减小到1um,且其晶粒形状有不规则状逐渐呈现四方状.Bi_(0.95)La_(0.05)Fe_(1-x)Co_xO_3样品介电常数和介电损耗随着掺杂量的增加先增大而后减小.当f=1kHz,Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3的介电常数是BiFeO_3的5.96倍.其介电特性是由偶极子的取向极化和空间电荷限制电流两种极化机制共同作用的结果.La~(3+)和Co~(3+)掺杂使BiFeO_3晶胞体积增大、晶格结构发生扭曲形变,导致BiFeO_3的Fe-O-Fe健的健角增大,改变Fe-O健健长,进一步提高了BiFeO_2样品的铁磁性.     

YBa_2(Cu_(0.95)M_(0.05))_3O_(7-δ)的代换效应及其中子衍射研究

X射线衍射实验表明YBa_2(Cu_(0.95)M_(0.05))_3O_(7-δ)(M=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn)均为单相结构。Fe,Co,Ni和Zn对Cu的替代使超导临界温度T_c显著下降,而同样含量的Ti,V,Cr,Mn对Cu的替代并未对超导性能产生显著影响。并利用中子衍射分析了Ti,Mn,Fe和Co对Cu原子的取代,发现代换原子对Cu的两个晶位各自存在不同的择优占据,从而为分析不同晶位Cu在超导机制中的作用提供了依据。同时,本文研究了YBa_2·(Cu_(0.95)M_(0.05))_3O_(7-δ)的磁性,讨论了用3d金属离子代换Cu离子时对磁性的影响,以及磁性与超导性能之间的联系。     

Nd-Cr共掺BiFeO_3纳米粒子对多铁性能的影响

采用溶胶-凝胶技术合成了纯BiFeO_3(BFO),A/B位钕锌共掺杂Bi_(0.9)Nd_(0.1)Fe_(0.95)Cr_(0.05)O_3(BNFCO)纳米颗粒。并系统地研究了样品的结构、形貌和多铁性能。测试表明A/B位钕铬共掺极大地提高了BiFeO_3的铁电和铁磁性能。BNFCO样品的漏电流密度比纯BFO样品降低了约两个数量级,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别高达13.508μC/cm~2和6.702 kV/cm。同时由磁滞回线发现矫顽力(Hc)和剩磁(Mr)也都有了很大的提高。证明了采用Nd-Cr共掺杂BNFCO纳米颗粒可以高效地提高BFO多铁性能。     

Eu掺杂层状钙钛矿Nd_(1.2)Sr_(1.8)Mn_2O_7的类Griffiths相研究

采用传统固相反应法制备Nd_(1.2-x)Eu_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05,0.1)多晶样品,通过测量样品的磁化强度随温度变化曲线(M-T曲线)、磁化强度随外场的变化曲线(M-H曲线)并对样品的M-T曲线进行居里外斯拟合得到不同磁场下磁化率倒数与温度的变化曲线(X~(-1)-T曲线)和温度与磁化率的乘积随温度变化曲线(X·T-T曲线),以及类Griffiths相模型的拟合,研究了Nd_(1.2-x)Eu_xSr_(1.8)Mn_2O_7(x=0,0.05,0.1)多晶样品的磁性及类Griffiths相(Griffiths-like phase)现象.研究结果表明,三个样品都体现出类Griffiths相现象,分别在126K—282K,117K—282K和101K—282K范围内观察到类Griffiths相,同时发现掺杂使得三个样品的居里外斯温度(T_C)、三维铁磁有序温度(T_c~(3D))和二维铁磁有序温度(T_c~(2D))降低,但对类Griffiths相温度(T_C≈282K)没有明显影响.     

Nd含量对Bi_(6-x)Nd_xFe_(1.4)Ni_(0.6)Ti_3O_(18)多晶材料多铁性的影响

采用柠檬酸-硝酸盐法制备了Bi_(6-x)Nd_xFe_(1.4)Ni_(0.6)Ti_3O_(18)(BNFNT-x,x=0.00,0.10,0.20,0.25和0.30)前驱液,再经过干燥、烧结过程制备了单相多晶材料.研究发现,少量Nd掺杂有助于提高样品的铁电性能,BNFNT-0.25样品的铁电性能(2Pr)最大,约达到19.7μC/cm~2.室温下BNFNT-0.20样品磁性能(2Ms)最大约达到4.132 emu/g(1 emu/g=10–3 A·m~2/g).变温介电损耗结果表明Nd掺杂降低了Fe~(3+)和Fe~(2+)间的电子转移或跃迁的激活能.X射线光电子能谱结果表明小量Nd掺杂有助于增强Bi离子稳定性,对改善样品的铁电性能有积极意义.     

La掺杂对钇铁石榴石陶瓷磁性及磁介电性能的影响

采用传统的固相烧结法制备了La掺杂的Y_3Fe_5O_(12)系列陶瓷样品。详细研究了La掺杂对肯磁性和磁介电性能的影响.研究结果表明:随着La掺杂量的增加,饱和磁化强度和本征磁介电效应先增加后减小,归因于Fe~(2+)离子含量的非单调变化.分析认为,具有较大离子半径的La~(3+)对Y~(2+)替代导致Y_3 Fe_5 O_(12)晶格扩张和可能的离子移位,这两个因素的竞争作用引起Fe~(2+)含量随La含量的增加先增加后减小.Fe~(2+)离子含量的非单调变化导致饱和磁化强度和磁介电效应的相应变化趋势,并在La含量为0.3时同时获得了大的饱和磁化强度和磁介电效应,在10~6Hz和0.9 T条件下的室温磁介电系数达-5%.     

过渡族元素对非晶态Nd_(15)Fe_(79)B_6合金磁性的影响

本文讨论了用熔态急冷法制备的非晶态Nd_(15)Fe_(79)B_合金中,掺杂Nb,V,Cr,Mn,Co,Ni和Cu等元素后,对磁矩、居里温度及晶化温度的影响。还用穆斯堡尔谱估计了掺杂后样品内场的变化,并作了合理的解释。     

HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3单晶的自旋重取向相变和磁热效应研究

本文采用光学浮区法生长了HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3单晶样品,对其磁性和磁热效应进行了研究.研究表明,微量Mn的掺杂使HoFeO_3的自旋重取向温度由58K升高到102K.磁化强度随温度变化和自旋重取向相变过程中的热滞现象共同说明,自旋重取向由原来HoFeO_3中的Γ_4(G_x,F_z)→Γ_2(G_z,F_x)自旋重取向变为HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3中的Γ4(G_x,F_z)→Γ_1(C_z,A_x)的自旋重取向.磁熵计算表明,虽然在a轴方向得到了-16.7J/kg·K的磁熵变,HoFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3的磁熵变显示出明显的各向异性,但是微量Mn的掺杂并未对HoFeO_3的磁熵造成明显的影响.     

溶胶凝胶法制备Ce_xPd_(1-x)O_(2-δ)纳米晶的结构表征及紫外拉曼光谱研究

通过溶胶凝胶法合成了Ce_xPd_(1-x)O_(2-δ)(x=1,0.7,0.5,0.3)系列纳米晶,X射线衍射(XRD)结果显示所得晶体为立方相。X射线光电子能谱(XPS)测试结果显示Pd的价态有Pd~(4+),Pd~(2+)及Pd0,其中Pd4+的出现说明形成了固溶体结构。结合高分辨透射电镜(HRTEM)、XRD和Raman光谱数据,发现掺杂物的物相中含有PdO。HRTEM谱图显示CeO_2表面分布有Pd单质,说明形成固溶体后高温导致晶格中的Pd析出。对系列化合物分别进行可见光拉曼谱(λ_(ex)=532nm)和紫外光拉曼谱(λ_(ex)=325nm)测试,并采用归一化法对比PdO的峰面积及CeO_2的峰面积,发现紫外光谱下CeO_2的F2g峰得到增强,同时还在593cm-1,1170cm-1,1750cm-1处出现三个峰,分别归为CeO_2本征纵向光学吸收LO(longitudinal optic),2LO和3LO,该现象由于共振拉曼效应导致的。结合紫外拉曼光谱,对不同比例Pd掺杂的CeO_2纳米晶中的氧缺位进行了量化研究。结果表明,随着Pd掺杂量的提高,氧缺位浓度逐渐增加,这与XPS测试结果的趋势基本一致。     

层钙钛矿Nd_(1.05)Eu_(0.15)Sr_(1.8)Mn_2O_7的类Griffiths相研究

采用传统固相反应法制备了Nd_(1.05)Eu_(0.15)Sr_(1.8)Mn_2O_7多晶样品.通过测量样品磁化强度随温度(M-T)和外场(M-H)的变化曲线,得出样品在整个测量温区内随温度降低经历了多次磁转变:样品在类Griffiths相温度(TG≈261K)以上,处于纯顺磁态;在TG以下可能存在类Griffiths相;在三维铁磁有序温度T3D(≈87K)和TG之间,表现为铁磁-顺磁共存态;在奈尔温度TN(≈60K)与T3D温区内,样品铁磁性随温度降低而增强;当低于TN时,样品中铁磁性和反铁磁性相互作用竞争,表现出类团簇自旋玻璃的行为.     

钆掺杂对0.7BiFe_(0.95)Ga_(0.05)O_3-0.3BaTiO_3陶瓷的结构、介电性能和多铁性能的影响

采用固相烧结法制备了不同Gd掺杂含量的0.7Bi_(1-x)Gd_(x)Fe_(0.95)Ga_(0.05)O_(3)-0.3BaTiO_3(BG_xFG-BT,x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷,系统研究了Gd掺杂对BG_xFG-BT陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电性能以及多铁性能的影响.通过X射线衍射图谱分析、扫描电镜形貌分析、X射线光电子能谱分析等工具表明,Gd掺杂会使BG_xFG-BT陶瓷由菱面体(R3c)结构转变为赝立方(P4mm)结构,晶粒尺寸会明显减小,从未掺入Gd时的6.2μm)降低到约3.2μm左右,同时发现少量的Gd掺杂能够抑制BFG-BT陶瓷中Fe~(2+)离子的产生,减少氧空位的存在.最终导致,在适量的Gd掺杂下,陶瓷的介电性能和铁电性能均得到明显改善.适量的Gd掺杂可使介电常数增加、介电损耗减少、电滞回线形状改善、剩余电极化强度增加(最高达9.06μC/cm~2).同时,在磁性能方面,Gd掺杂陶瓷均表现铁磁性,剩余磁极化强度与饱和磁化强度均有显著提高.     

一种新型Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)绿色荧光粉的制备及其性能研究（英文）

采用CaCO3,MgO,SiO2,Eu2O3原料,通过高温固相法制备了Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉。通过XRD图谱和PL光谱图,研究了Eu的掺杂浓度与助溶剂(NH_4Cl,BaF_2)对Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉结构、发光性能和热稳定的影响。XRD图谱对比结果表明,制备的Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉XRD图与理论计算得到的图谱几乎一致。Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉在360~450nm有很强的激发强度,并且在440nm激发下发射峰值波长为530nm的发射光。随着Eu~(2+)离子浓度的增加,发射光谱出现了红移,且在Eu~(2+)离子浓度约为6%时发生了浓度猝灭现象。当添加NH_4Cl和BaF_2作为助溶剂,Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉的发光强度有一定提高。与未添加助溶剂的Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉的发光强度相比,添加NH_4Cl助溶剂后发光强度增加了70%。此外,当温度升高至150℃时,Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉和商用绿色荧光粉的发光强度分别降低了7.6%和14%,表明Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉具有良好的热稳定性。这些发光性能均表明Ca_3Mg_3Si_4O_(14)∶Eu~(2+)荧光粉是是一种可应用于固态照明的有前景的绿色荧光粉。