零维钙钛矿结构Cs3Cu2Br5单晶的生长和X射线探测性能

金属卤化物低维钙钛矿具有高效的发光性能,并且作为闪烁体在辐射探测领域表现出极大的潜力。本文采用布里奇曼坩埚下降法生长出全无机零维钙钛矿结构Cs₃Cu₂Br₅单晶。研究了Cs₃Cu₂Br₅的光学吸收、光致激发和发射,时间分辨光致发光和以及X射线探测性能。Cs₃Cu₂Br₅晶体结构为正交晶系,空间群为Pnma。在X射线激发下,Cs₃Cu₂Br₅晶体具有峰值约为467 nm的宽带发射,该发射来自自陷激子发射。Cs₃Cu₂Br₅的稳态光产额约为4 000 ph./MeV,且X射线余辉性能表现与BGO晶体相当。     

Cs3Bi2I9晶体的生长及辐射探测性能

采用布里奇曼法成功制备出大尺寸(φ15 mm×50 mm)、高质量的全无机金属卤化物类钙钛矿Cs₃Bi₂I₉单晶。室温下,该晶体属于六方晶系,空间群为P6₃/mmc,密度为5.07 g/cm³,晶胞参数为a=b=0.840 nm,c=2.107 nm,熔点为632 ℃。采用粉末X射线衍射谱、紫外-可见-近红外漫反射光谱、I-V测试等表征该晶体的性质。制备Au/Cs₃Bi₂I₉/Au三明治型器件结构,采用飞行时间技术测试Cs₃Bi₂I₉晶体的载流子迁移率,得到Cs₃Bi₂I₉晶体的电子迁移率为4.33 cm²·V^-1·s^-1。根据Hecht单载流子方程拟合得到Cs₃Bi₂I₉晶体的载流子迁移率寿命积(μτ)为8.21×10^-5 cm²·V^-1,并且在500 V偏压下对α粒子的能量分辨率达到39%。     

掺铈Cs2BaBr4晶体的生长和闪烁性能研究

以高纯度BaBr₂、CsBr、CeBr₃为原料,采用高温固相反应法合成了Cs₂BaBr₄∶1%Ce³⁺多晶料,并通过坩埚下降法生长了Cs₂BaBr₄∶1%Ce³⁺晶体。将晶体切割研磨抛光后得到不同厚度的Cs₂BaBr₄∶1%Ce³⁺晶片。对晶体进行了物相分析,XRD图谱表明晶体为一致熔融物,且无相变。研究了晶体的闪烁性能,测试了光学透射率、光致发光、X射线激发发光、多通道gamma能谱、衰减时间。与LaBr₃晶体对比,分析了晶体的吸湿性。结果表明,晶体的光学透过率接近80%,在一定波段的紫外光及X射线的激发下,晶体在349与372 nm波长有发射峰。¹³⁷Cs源伽马射线的激发下,能量分辨率为11%,在紫外激发下,晶体衰减时间为21.9 ns。晶体的吸湿性比LaBr₃晶体有大幅改善。     

NaCa2Mg2(VO4)3∶Eu3+颜色可调荧光粉的熔盐法合成及其发光性能研究

以廉价的NaCl为熔盐，采用熔盐法合成了NaCa_2-xMg₂(VO₄)₃∶xEu³⁺(0≤x≤0.10)系列颜色可调荧光粉，系统研究了合成条件、Eu³⁺掺杂对样品结构及发光性能的影响。结果表明，反应温度为800℃、反应时间为0.5 h、原料与熔盐的质量比为1∶3是合成NaCa₂Mg₂(VO₄)₃的适宜反应条件，所得样品为NaCa₂Mg₂(VO₄)₃纯相，且结晶度高。样品微观形貌随着反应温度的升高由珊瑚状演变为表面光滑的不规则多面体。Eu³⁺掺杂对NaCa₂Mg₂(VO₄)₃的晶体结构影响较小，但对其发光性能影响较大。随着Eu³⁺浓度(x)的增加，VO     

Sr3ZnNb2O9:0.3Eu3+,xNa+荧光粉的合成和发光性能研究

本文通过高温固相反应成功制备了Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺,xNa⁺(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列荧光粉。X射线衍射分析和精修结果表明,Eu³⁺和Na⁺成功掺杂到Sr₃ZnNb₂O₉基质中,并部分取代了Zn²⁺。采用扫描电子显微镜测试了样品的微观形貌和元素分布。光谱特性和热稳定性研究表明,Na⁺的最佳掺杂浓度为x=0.2,Na⁺的引入提高了Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺荧光粉的热稳定性,活化能为0.163 eV。计算出Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺, 0.2Na⁺样品...     

Cs2HfCl6和Cs2HfCl6∶Tl晶体的生长、光学和闪烁性能研究

本文使用坩埚下降法制备了ø7 mm的未掺杂Cs₂HfCl₆与Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl(摩尔分数)单晶,对晶体样品进行了物相、杂质含量、光学和闪烁性能的研究。该晶体属于立方晶系,空间群为Fm3m。在荧光和X射线激发下,未掺杂Cs₂HfCl₆晶体的发光主峰皆为380 nm,对应于自陷激子发光。Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl晶体在荧光和X射线激发下,发射光谱中除了存在380 nm处的自陷激子发光,也存在505 nm处Tl⁺的sp-s²跃迁发光。Cs₂HfCl₆和Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl晶体的光输出分别为37 000 photons/MeV和36 500 photons/MeV,在662 keV处的能量分辨率皆为3.5%。在¹³⁷Cs源激发下,Cs₂HfCl₆晶体的闪烁衰减时间为0.37 μs (4.2%)、4.27 μs (78.9%)和12.52 μs (16.9%),Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl晶体的闪烁衰减时间为0.33 μs (3.5%)、4.09 μs (81.9%)和10.42 μs (14.5%)。     

GdPO4∶Tb3+荧光粉的制备及发光性能研究

稀土Tb³⁺掺杂磷酸钆(GdPO₄)绿色荧光粉是实现白光LED的潜在荧光粉，其常规水热法的制备存在反应时间较长、Tb³⁺的掺杂量偏低等问题。本文采用水热法结合高温烧结制备了一系列Gd_1-xPO₄∶xTb³⁺(x=0、1%、5%、11%、13%、15%、17%、19%)样品，通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)-能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FT-IR)和荧光分光光度计对所得样品的相结构、形貌、元素组成、光学吸收和发光性能进行了表征。研究结果表明，所合成样品均为GdPO₄的纯相，属于单斜晶系独居石结构，且Tb³⁺均匀分布在GdPO₄基质中引起晶格收缩。在274 nm的光激发下，GdPO₄∶Tb³⁺荧光粉的最强发射峰位于545 nm处，属于Tb³⁺的⁵D₄→^7<...     

Dy3+掺杂Y2MgTiO6荧光粉的制备及发光性质研究

通过溶胶-凝胶法制备出一系列Dy³⁺掺杂的Y₂MgTiO₆(YMT∶Dy³⁺)荧光粉，并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪对荧光粉的晶体结构、微观形貌及发光性质进行研究和分析。研究结果显示，YMT∶Dy³⁺荧光粉为双钙钛矿结构，Dy³⁺掺杂不改变样品的晶体结构。在近紫外光(352 nm)的激发下，样品的发射光谱显示出典型的Dy³⁺特征发射峰，分别是485 nm处的蓝光、578 nm处的黄光，以及650～700 nm的红光。当Dy³⁺摩尔浓度x=0.03时，荧光粉出现浓度猝灭效应，其浓度猝灭机制为电偶极子-电偶极子相互作用(d-d)。YMT∶Dy³⁺荧光粉的CIE色坐标明显受到Dy³⁺的浓度影响，其中YMT∶0.02Dy³⁺荧光粉的CIE色坐标为(0.406,0.407),位于暖白光区，可作为一种暖白光荧光粉应用于近紫外激发白光发光二极管(...     

Mn2+掺杂Gd2O3∶Yb3+,Er3+花状微晶的制备及上转换发光性能

为了获得具有明亮红光发射的上转换发光材料，采用简单的化学沉淀法制备了一系列Yb³⁺、Er³⁺、Mn²⁺掺杂的Gd₂O₃微晶，并对其形貌、结构和发光性能进行了表征。结果表明，Gd₂O₃∶10%Yb³⁺,1%Er³⁺微晶呈花状，平均粒径为2.28μm,经高温煅烧后呈现结晶性良好的立方相Gd₂O₃结构，且少量Mn²⁺掺杂并不会影响微晶的形貌和晶相。在980 nm近红外光激发下，Gd₂O₃∶10%Yb³⁺,1%Er³⁺微晶表现为橙红色发光，归属于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁。同时，随着Mn²⁺掺杂浓度x(原子...     

K0.5Na0.5NbO3掺杂对0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3陶瓷储能性能的影响

采用传统固相反应法制备了K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)掺杂的无铅介电储能陶瓷BNT-BT-KNN,其组分配比为0.94Bi_0.5Na_0.5TiO₃-(0.06-x)BaTiO₃-xK_0.5Na_0.5NbO₃(BNT-BT+xKNN,x=0.00～0.04),并研究了KNN掺杂对BNT-BT基陶瓷材料晶相、微观结构、介电、铁电性能及储能的影响。结果表明：在1 150℃温度下烧成后的陶瓷样品具有纯的钙钛矿结构,且样品的晶粒均匀致密;介电温谱显示,添加KNN后的BNT-BT铁电陶瓷在T_m处的介电峰进一步宽化,表现出更好的温度稳定性和弛豫性;同时随着KNN掺杂量的增加,样品的电滞曲线(P-E曲线)逐渐由“宽胖型”向“细长型”转变,样品的剩余极化强度(P_r)逐渐降低,从而进一步提高了BNT-BT陶瓷的储能性能。在2 kV/mm的场...     

一步法制备CsPbBr3/Cs4 PbBr6复合纳米晶及其荧光性能研究

通过一步法制备了全无机CsPbBr₃/Cs₄PbBr₆钙钛矿复合纳米晶,采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光光谱仪(PL)对所制备的CsPbBr₃/Cs₄PbBr₆复合纳米晶进行表征,并系统研究了一步法反应过程中反应温度、反应时间和Cs/Pb比对纳米晶的物相、形貌以及光学性能的影响规律.结果表明:所制备的样品为分散性较好、结晶度较高且呈立方块形貌的复合纳米晶,平均粒径约为20 nm.随反应温度升高以及反应时间延长,纳米晶的荧光强度呈先增加后减小的趋势;当反应温度为90 ℃、反应时间为30 min时,纳米晶的荧光性能最佳.此外,Cs/Pb比对纳米晶的物相组成和发光强度也具有较大的影响,随着Cs/Pb比增大,样品中Cs₄PbBr₆相含量逐渐增加,可对CsPbBr₃纳米晶起到保护作用,因此样品的发光强度逐渐增强;当Cs/Pb=2:3时,样品的荧光强度达到最高值.然而,过大的Cs/Pb比例阻碍了CsPbBr₃相的形成,造成了纳米晶荧光强度的降低.     

非稀土激活耐高温蓝紫色Zn3B2O6∶Bi3+荧光粉的发光特性研究

完全人工光控植物生长技术的快速发展对光源的要求精益求精,发光强度高、热稳定性良好的蓝紫色荧光粉是植物生长的关键材料。本文采用固相法合成了非稀土Bi³⁺激活耐高温蓝紫色Zn₃B₂O₆∶xBi³⁺(0≤x≤0.03)荧光粉。X射线衍射和能谱分析结果表明Bi³⁺成功进入Zn₃B₂O₆基质晶格。荧光光谱观察到Zn₃B₂O₆∶xBi³⁺荧光粉在430 nm(³P₁～¹S₀)处呈现窄带蓝紫光,半峰全宽仅为56 nm,最佳Bi³⁺掺杂浓度为0.02。依据激发光谱峰形和寿命衰减行为,证明了Bi³⁺在Zn₃B₂O₆基质中仅占据Z...     

双钙钛矿结构Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+的合成及上转换发光特性研究

双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点,是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600℃下合成了双钙钛矿结构Rb₃GaF₆∶Er³⁺,Yb³⁺上转换发光材料,并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下,制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er³⁺的²H_11/2-⁴I_15/2、⁴S_3/2-⁴I_15/2能级上的电子跃迁,同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er³⁺的⁴F_9/2-⁴I_15/2能级上的电子跃迁。此外,本文...     

(ZrCa)xY2-2xW3O12固溶体吸水性及热膨胀性能研究

采用固相烧结法制备出(ZrCa)_xY_2-2xW₃O₁₂(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0)固溶体,并利用XRD、拉曼光谱、热分析及热膨胀仪对材料的结构、吸水性及热膨胀性进行研究。结果表明,随着(ZrCa)⁶⁺含量的增加,固溶体的吸水性明显降低,结晶水释放后,该系列固溶体的热膨胀系数呈规律性变化。当x=0.6时,(ZrCa)_0.6Y_0.8W₃O₁₂为近零膨胀,且其线性热膨胀系数a_l为2.79×10^-7 K^-1(453～1 000 K)。     

Dy3+掺杂Gd2MgTiO6白色荧光粉的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂不同Dy³⁺浓度的系列Gd₂MgTiO₆(GMT)白色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪对GMT∶xDy³⁺(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11)样品进行表征。研究结果表明：所制备的系列荧光粉的结构均为单斜晶系,Dy³⁺成功掺入GMT基质的同时不影响原晶体结构;样品晶粒尺寸在微米量级。在351 nm的近紫外光激发下,样品在483和578 nm处分别显示了极强的蓝光和黄光,其中蓝光归因于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2的能级跃迁,黄光归因于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2能级跃迁;随着Dy³⁺浓度的不断增加,出现明显的浓度猝灭现象,其机理归因于电偶...     

水热法合成CsxWO3纳米棒及其红外吸收性能

Cs_xWO₃纳米棒因其优异的近红外吸收性能得到研究人员的广泛关注,但目前水热法合成Cs_xWO₃纳米棒存在易形成等轴状纳米颗粒,或合成温度高,需要后续处理等问题。本文以钨酸铵((NH₄)₆ W₇O₂₄·6H₂O)、氯化铯(CsCl)、盐酸(HCl)和油胺(C₁₈H₃₇N)为原料,在220 ℃水热反应24 h合成了直径和长度分别为10~20 nm和100~250 nm的Cs_0.2WO₃纳米棒。研究了溶剂、合成路径以及HCl对Cs_0.2WO₃纳米棒的物相和形貌的影响,探讨了Cs_0.2WO₃纳米棒的形成机理,测试了Cs_0.2WO₃纳米棒的红外吸收性能。结果表明:过少和过量的HCl不利于合成Cs_0.2WO₃,改变HCl和CsCl的加入顺序,降低(NH₄)₆ W₇O₂₄·6H₂O、CsCl和HCl间的反应速率,有助于合成Cs_0.2WO₃纳米棒,且Cs_0.2WO₃纳米棒的红外吸收性能优于等轴状纳米颗粒。     

激光浮区法生长TbYO3晶体

随着高功率固态激光器和光纤激光器的发展,对可见光-近红外区域的光学隔离器要求逐渐增加。目前设备原件正趋于小型化发展,工业应用最广泛的铽镓石榴石(TGG)晶体因其较小的Verdet常数,无法满足未来高功率激光器的需要。Tb₂O₃具有较高的Verdet常数,但是高熔点和相变机制使其难以通过常规提拉法进行单晶生长。本研究通过向Tb₂O₃中掺杂Y₂O₃,研究了不同掺杂浓度下(Tb_xY_1-x)₂O₃的晶体生长。在n(Tb)∶n(Y)=1∶1时,通过激光浮区(LFZ)法生长了TbYO₃单晶,而纯净的Tb₂O₃和(Tb_0.3Y_0.7)₂O₃单晶无法通过该方法合成。TbYO₃晶体具有较高的Verdet常数(445...     

不同直径Cr:Al2O3圆柱晶体的制备及其光学性能研究

采用光学浮区法制备了不同Cr³⁺掺杂浓度的Cr∶Al₂O₃晶体,并根据需要制备了不同直径(2 mm至13 mm)的长度大于100 mm的圆柱状Cr∶Al₂O₃晶体。测量了在制备Cr∶Al₂O₃晶体不同阶段所获得的粉末料棒、陶瓷料棒和晶体的密度,分别为0.928、2.230和4.051 g/cm³。XRD图谱显示,Cr∶Al₂O₃晶体为α-Al₂O₃相。透射光谱表明,Cr∶Al₂O₃晶体可见光非特征吸收波段透过率大于80%。吸收光谱和光致激发光谱(监测669 nm光)均显示,Cr∶Al₂O₃晶体在418及559 nm处有较强吸收带,分别对应Cr³⁺从⁴A₂至⁴     

具有n-n型异质结的复合材料Bi2S3/MIL-125(Ti)光电性能研究

以硫代硫酸钠·五水合物(Na₂S₂O₃·5H₂O)、硝酸铋·五水合物(BiN₃O₉·5H₂O)为硫源和铋源,尿素(CON₂H₄)为结构导向剂,制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi₂S₃),使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示,在0.5 mol·L^-1的硫酸钠电解液(pH=6.0)中,Bi₂S₃/MIL-125(Ti)_0.07(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi₂S₃/MIL-125复合材料的带隙重整效应,对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi₂S₃/MIL-125...     

CoSe2-CuSe2NF双功能电催化剂的制备及其电解水性能的研究

随着环境污染日益严重、不可再生资源日益枯竭,对清洁、可再生能源的开发非常重要。利用电解水析氢(HER)和析氧(OER)技术生产氢气和氧气,是一种高效、无污染的制备清洁能源的方法。但是,商业贵金属电催化剂价格昂贵、地球丰度低,因此,开发价格低廉、高活性、高稳定性的非贵金属电催化剂意义重大。本研究利用水热法成功制备出一系列具有纳米花结构的双功能电催化剂(CuSe₂-CoSe₂(1∶1)NF、CuSe₂-CoSe₂(3∶1)NF、CuSe₂-CoSe₂(1∶3)NF),通过一系列的表征对催化剂的结构、形貌、元素组成、元素价态进行分析。研究发现CuSe₂-CoSe₂NF双金属硒化物中CoSe₂和CuSe₂相互协同作用,促进电子转移,提高电解水性能。此外,CuSe₂-CoSe₂NF纳米花结构具有较大的比表面积(808 m²