纳米Ce_(1-x)(Fe_(0.5)La_(0.5)x)O_(2-δ)固溶体的水热合成及光谱分析

采用水热方法合成Ce1-x(Fe0.5La0.5)xO2-δ固溶体。利用X射线衍射技术(X-ray diffraction tech-nique,XRD)表征样品的相结构,并对固溶体的晶胞参数进行拟合,通过紫外可见漫反射光谱(UV-Vis dif-fraction spectrum)及拉曼光谱(Raman spectrum)表征其电子跃迁性能及由于双离子掺杂所引起的一系列掺杂效应。XRD结果表明,Ce1-x(Fe0.5La0.5)xO2-δ固溶体为CeO2立方萤石结构,当掺杂量增加到x=0.30时出现了微弱的Fe2O3杂相衍射峰;讨论了两种离子在晶格中不同的取代位置。晶胞参数随着掺杂量的增大而逐渐增大,当掺杂量达到x=0.18后保持基本不变。紫外漫反射光谱表明,随着掺杂量的增大,固溶体的带隙吸收边红移,即能隙逐渐减小,Fe离子在CeO2晶格中表现为+3价。Raman光谱F2g振动峰位逐渐向低波数方向移动,同时振动峰逐渐宽化,进一步证明了掺杂离子的影响效应。     

Al与α-Fe2O3纳米界面铝热反应的从头计算分子动力学研究

在正则系综统下,温度为2000 K时,利用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学计算方法对Al与赤铁矿α-Fe₂O₃的铝热反应进行了研究. 模拟得出Fe–O键的数量随着时间的增加而减小,Al–O键和Fe–Fe键的数量随时间的增加而增大;同时Fe离子总的电荷量随时间的增加而减小,而Al离子总的电荷量随时间的增加而增大. 模拟结果表明,在Al/Fe₂O₃铝热反应中发生了氧化还原反应,Al被氧化,Fe离子被还原;在界面处生成Al–O键,Fe–O键发生断裂;氧化还原反应完成需约3 ps. 关键词： 铝热反应 密度泛函理论 分子动力学 正则系综     

ZnSiF66H2O:Fe2+晶体光谱结构的杨-特勒效应和电子顺磁共振g因子

研究了过渡金属络合物ZnSiF66H2O∶Fe2 晶体光谱结构的杨特勒效应和电子顺磁共振g因子。由单晶的中子衍射方法得到ZnSiF66H2O∶Fe2 的晶体结构,这种结构可以用SiF62-和Zn(H2O) ∶Fe2 两个离子来描述。而局域三角对称的Zn(H2O) ∶Fe2 离子反映了这种晶体的主要光谱性质。利用不可约张量的理论构成了晶体场和自旋轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式,求出了晶体ZnSiF66H2O∶Fe2 中Fe2 离子的电子顺磁共振零场分裂参量(D,F-a)及g因子,并研究了低自旋3L态对电子顺磁共振零场分裂参量的贡献是不能忽略的,而对g因子的贡献是非常小的,并理论计算了它的晶体结构,证实了杨特勒效应的存在,理论计算的结果与实验值是相符的。     

掺Fe铝酸锂晶体的光谱性能研究

采用提拉法生长了质量较高的掺Fe铝酸锂(LiAlO2:Fe)晶体,并用吸收光谱、光致激发与发射光谱以及X射线激发发射(XEL)光谱测试等方法对晶体的光谱性质及结构进行了研究。结果表明,晶体对可见光与近红外光具有较高的透过,而在深紫外波段存在与Fe离子相关的吸收。以266nm光激发得到710nm的Fe3+离子的特征发射峰,分析表明晶体中Fe3+离子代替Li+离子而处于8面体格位。比较不同晶体样品的XEL光谱发现,空气退火后的γ-LiAlO2晶体出现了318nm处较强的缺陷发光,而同样条件退火后的LiAlO2:Fe晶体与未退火的γ-LiAlO2晶体均未观察到相应的发光。分析得出此发光应与晶体退火后形成的F+心有关,而Fe掺杂可抑制晶体中Li2O的挥发,提高晶体的热稳定性。     

Tl2Ba2Ca2Cu3O10的化学键性质和同质异能位移研究

在Tl2Ba2Can-1CunO2n 4(n=1,2,3,4)系列超导性氧化物中,Tl2Ba2Ca2Cu3O10具有最高Tc值(125 K)．利用电介质的平均能带模型计算了Tl2Ba2Ca2Cu3O10的局域化学键参数,得到Cu(1)-O键的共价性为0．561,Cu(2)-O键的平均共价性为0．296．应用化学环境因子计算了57Fe在Tl2Ba2Ca2Cu3O10中的穆斯堡尔同质异能位移,证实了57Fe在低掺杂时以Fe3 和Fe4 离子形式占据Cu(1)位置,而在高掺杂时以Fe3 和Fe4 离子形式分别占据Cu(1)和Cu(2)位置．结果表明,化学键理论计算有助于复杂晶体的穆斯堡尔谱的正确分析．     

第一性原理计算：锰酸锂掺杂Fe和Co的性质研究

文章基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了LiMn2O4电池材料在掺杂Fe和Co离子时的电子结构和电化学性能。发现Fe\Co取代Mn3+在热力学上是会更加稳定,提升电化学性能。掺杂Fe后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.3%);掺杂Co后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.5%)。这两种掺杂方式让与之相邻的Mn3+被氧化成Mn4+,从而降低了Jahn-Teller畸变情况产生可能性。对于掺Fe尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15FeO32),Mn环境中的Li离子会更容易被提取,第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.623V;对于掺Co尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15CoO32),第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.101V。研究为锂电池电容量研究提供理论数据的参考。     

ZnSiF66H2O∶Fe2+晶体光谱结构的杨特勒效应和电子顺磁共振g因子

研究了过渡金属络合物ZnSiF66H2O∶Fe2+晶体光谱结构的杨特勒效应和电子顺磁共振g因子。由单晶的中子衍射方法得到ZnSiF66H2O∶Fe2+的晶体结构,这种结构可以用SiF2-6和Zn(H2O)++∶Fe2+两个离子来描述。而局域三角对称的Zn(H2O)++∶Fe2+离子反映了这种晶体的主要光谱性质。利用不可约张量的理论构成了晶体场和自旋轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式,求出了晶体ZnSiF66H2O∶Fe2+中Fe2+离子的电子顺磁共振零场分裂参量(D,F-a)及g因子,并研究了低自旋3L态对电子顺磁共振零场分裂参量的贡献是不能忽略的,而对g因子的贡献是非常小的,并理论计算了它的晶体结构,证实了杨特勒效应的存在,理论计算的结果与实验值是相符的。     

掺杂晶体材料ZnGa_2O_4:Fe~(3+)局域结构畸变及其微观自旋哈密顿参量研究

基于Newman的晶场叠模型与微观自旋哈密顿理论,建立了ZnGa2O4:Fe3+晶体材料中磁性离子Fe3+局域结构与其自旋哈密顿(spin-Hamiltonian,SH)参量(包括二阶零场分裂(zero-field splitting,ZFS)参量D,四阶ZFS参量(a-F),Zeeman g因子:g//,g⊥,△g(=g//-g⊥))之间的定量关系.采用以全组态完全对角化方法为理论背景的CFA/MSH(Crystal Filed Analysis/Microscopic Spin Hamiltonian)研究软件,研究了ZnGa2O4:Fe3+材料中磁性离子Fe3+的SH参量与其局域结构的依赖关系.研究表明:对于ZnGa2O4:Fe3+晶体材料,当磁性离子Fe3+的局域结构畸变参数△R=0.0487 nm,△θ=0.192°时,其基态SH参量理论计算结果与实验测量符合很好,进一步表明Fe3+掺入晶体材料后将引起磁性Fe3+离子局域结构的微小畸变,但其仍然保持D3d点群对称局域结构.在此基础上研究分析了SH参量的微观起源,结果表明:ZnGa2O4:Fe3+晶体材料的SH参量主要来源于SO(spin-orbit)磁相互作用机理,来自其他磁相互作用机理(包括SS(spin-spin),SOO(spin-other-orbit),OO(orbit-orbit),SO-SS-SOO-OO)的贡献比较小.     

一种新型尾式卟啉的合成及其光电性质研究

合成了新型尾式5-(2-(α-咪唑基间甲基苯甲酰胺基)苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(H2TPP-Bz Im)及其Fe、Co、Zn配合物,并用核磁、质谱、红外光谱、紫外-可见光谱等对其化合物进行了表征,通过紫外吸收、荧光分析、循环伏安法研究了化合物的光电性质。结果表明,与四苯基卟啉(H2TPP)相比,该尾式卟啉及其配合物的紫外和荧光光谱均出现较明显红移。Fe和Co卟啉的循环伏安曲线表明不仅发生了卟啉环上的氧化还原反应,还发生了金属离子的氧化还原反应。     

应用电化学方法对α和β_i(i=1,2,3)-K_5SiFe(OH_2)W_(11)O_(39)·nH_2O氧化还原性质的研究

本文系统地研究了α和βi- K5Si Fe( OH2 ) W11O39· n H2 O( i=1,2 ,3)的氧化还原性质 ,通过导数脉冲伏安法、常规脉冲伏安法及循环伏安法确定了其氧化还原机理 ,并比较了其氧化还原性质的强弱。     

Al2O3:Fe3+体系晶格局域结构的EPR理论研究

本文通过分析Al2O3∶Fe3+体系中Fe3+离子的EPR谱,研究Fe3+的局域晶体结构结果表明Al2O3∶Fe3+的局域结构存在各向异性膨胀.用拟合EPR谱的低对称参量D和(a-F)实验值的方法,求得两个三棱锥的棱与C3轴的夹角分别为θ1=46.54°和θ2=61.26°,相对于原Al2O3结构的畸变角分别是Δθ1=-1.1°±0.1°,Δθ2=-1.8°.两畸变角同时均小于0说明Al2O3∶Fe3+体系中含Fe3+离子的晶格主要产生沿C3轴的伸长畸变.     

Fe掺杂对溶胶凝胶法制备的ZnO: Ni薄膜结构及发光特性的影响

采用溶胶凝胶法在玻璃基片上制备了ZnO及Ni, Fe共掺杂的Zn_0.95-xNi_0.05Fe_xO (x=0, 0.005, 0.01, 0.03, 0.05) 薄膜. 通过扫描电镜(SEM) 和X射线衍射(XRD) 研究了薄膜样品的表面形貌和晶体结构. 结果表明所有样品都具有(002) 择优取向, Fe掺杂导致ZnO: Ni薄膜的晶体质量变差, 晶粒尺寸减小, 但适当的Fe掺杂有利于获得致密、 均匀的薄膜. XPS测试结果表明样品中Ni离子的价态为+2价, Fe离子的价态为+2价和+3价.室温光致发光(PL) 测量表明, 所有样品均观察到较强的紫外发光峰, 蓝光双峰和绿光发光峰. ZnO: Ni薄膜的发光强度可以通过Fe掺杂进行有效调节. 进而我们讨论了Ni, Fe共掺杂ZnO样品的发光机理.     

LiNbO_3与掺铁LiNbO_3晶体的光谱性能

在 L i Nb O3中掺进 Fe2 O3生长了 Fe∶ Li Nb O3晶体。对晶体进行氧化、还原处理 ,测试了 Fe∶ Li Nb O3晶体的吸收光谱以及 Li Nb O3和 Fe∶ L i Nb O3晶体的拉曼光谱 ,研究了氧化还原处理对晶体的光谱影响。     

Gd2O3:(Ce3+,Eu3+)微晶中稀土离子间的级联能量传递

本文了纳米Gd2O3:(Ce^3 ,Eu^3 )的紫外与真空紫外（UV-VUV)激光谱及其选择激发下的荧光光谱,这些光谱实验表明,除Gd2O3基质与Ce^3 ,Eu^3 离子之间的能量传递外,还存在着Gd^3 与Ce^3 ,Eu^3 间的能量传递,即存在Gd^3 →Ce^3 →Eu^3 三种稀土离子间的级联传递。     

Gd_2O_3∶(Ce~(3+),Eu~(3+))微晶中稀土离子间的级联能量传递

本文报道了纳米Gd2 O3∶(Ce3+ ,Eu3 + )的紫外与真空紫外 (UV VUV)激发谱及其选择激发下的荧光光谱。这些光谱实验表明 ,除了Gd2 O3 基质与Ce3+ ,Eu3 + 离子之间的能量传递外 ,还存在着Gd3+ 与Ce3 + 、Eu3 +间的能量传递 ,即存在Gd3+ →Ce3+ →Eu3 + 三种稀土离子间的级联传递     

Al_2O_3∶Fe~(3+)体系晶格局域结构的EPR理论研究

本文通过分析Al2 O3 ∶Fe3 + 体系中Fe3 + 离子的EPR谱 ,研究Fe3 + 的局域晶体结构结果表明Al2 O3 ∶Fe3 + 的局域结构存在各向异性膨胀。用拟合EPR谱的低对称参量D和 (a -F)实验值的方法 ,求得两个三棱锥的棱与C3 轴的夹角分别为θ1=4 6 .5 4°和θ2 =6 1.2 6° ,相对于原Al2 O3 结构的畸变角分别是Δθ1=- 1.1°± 0 .1° ,Δθ2 =- 1.8°。两畸变角同时均小于 0说明Al2 O3 ∶Fe3 + 体系中含Fe3 + 离子的晶格主要产生沿C3 轴的伸长畸变     

Ln7O6(BO3)(PO4)2:Eu(Ln=La,Gd,Y)的VUV-UV激发和辐射发光

本文报道了Ln 7O6(BO3)(PO4)2:Eu(Ln=La,Gd,Y)在VUV-UV区的激发光谱及Eu3+在可见区的发射光谱.其激发光谱包括基质在真空紫外区的激发带和激活剂离子在紫外区的Eu3+-O2-电荷迁移带,随La3+,Gd3+,Y3+离子半径逐渐减小,Eu3+-O2-电荷迁移带的重心位置逐渐向高能量方向移动,Gd7O6(BO3)(PO4)2:Eu和Y7O6(BO3)(PO4)2:Eu在真空紫外区的吸收与Eu3+-O2-电荷迁移带位于紫外区的吸收的比值要高于在La7O6(BO3)(PO4)2:Eu中的这个比值.激发能可被基质吸收,传递给激活剂离子,得到Eu3+的红光发射.在Gd7O6(BO3)(PO4)2:Eu中,5D0→7F1的发射强度较强,在Y7O6(BO3)(PO4)2:Eu中,5D0→7F2和5D0→7F3的跃迁较强.     

坩埚下降法生长的LiNbO_3,Fe∶LiNbO_3,Zn∶Fe∶LiNbO_3单晶的吸收光谱特性

用紫外可见光谱 (UV/VisibleSpectra)测试并研究了坩埚下降法生长的LiNbO3 、Fe∶LiNbO3 ,以及Zn∶Fe∶LiN bO3 晶体的吸收特性。分析了产生这些吸收特性的原因以及与工艺生长方法的内在联系。研究结果表明 :LiNbO3 单晶沿晶体生长方向 ,其紫外吸收边向长波方向移动 ,且在 35 0～ 4 5 0nm波段的吸收也逐渐增大 ,这是由于Li的分凝与挥发 ,逐渐产生缺锂所造成的 ;在Fe∶LiNbO3 单晶中观察到Fe2 + 离子在 4 80nm附近的特征吸收峰 ,并发现沿生长方向 ,Fe2 + 离子的浓度逐渐增加 ,这与提拉法生长得到的晶体不同 ;在Fe∶LiNbO3 单晶中掺入质量分数为 1.7%ZnO后 ,吸收边位置发生蓝移 ,而掺杂质量分数达到 3.4 %时 ,观察到有红移现象。Fe2 + 离子在Zn∶Fe∶LiNbO3 单晶中的浓度与ZnO掺杂量有密切关系。在掺杂质量分数 1.7%ZnO的Fe∶LiNbO3 单晶中 ,Fe2 + 离子从底部到顶部的浓度变化比在掺杂质量分数 3.4 %ZnO晶体中大 ,这是由于Zn2 + 抑制Fe2 + 离子进入Li位的能力随掺杂量的增加而逐渐减弱造成的。就该下降法工艺技术对Fe2 + 离子在晶体中的浓度分布的影响作了分析     

GeFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

GeFe2O4是一种单晶化合物,考虑到由3个〈111〉方向之一的一个轴,从一个中心位置到另一个中心位置之间,以Fe2+离子为中心离子和O2-为配体构成了三角(C3v)对称体系.利用不可约张量理论,建立了3d4/3d6离子三角(C3v)对称的晶体场和自旋相互作用哈密顿矩阵,因此,由完全对角化的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式求出单晶GeFe2O4中Fe2+离子的电子顺磁共振零场分裂参量D和F-a.并研究了自旋三重态对电子顺磁共振(EPR)零场分裂的贡献.结果显示自旋三重态对基态零场分裂的贡献是较强的,理论计算结果与实验值相符.     

Si在水汽中氧化传质机制的H218O/H216O同位素示踪研究

采用同位素H216O/H218O接续氧化同位素示踪方法,研究了单晶硅在1100 ℃水汽中氧化的微观传质机制.在H216O,H218O分别氧化和H216O/H218O接续氧化处理后,研究氧化产物形态和结构.并用二次离子质谱仪(SIMS)研究了同位素16O和18O在氧化膜中浓度分布.结果表明H2O蒸汽中氧化产物为非晶态SiO2.H216O/H218O接续氧化后,16O与18O在氧化膜中呈渐次梯度分布,表明Si在水汽中的氧化传质机制为替位扩散机制.