Bi_(1.6)La_(0.4)Ti_2O_7薄膜的制备及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO基片上制备不同退火温度的掺镧钛酸铋Bi1.6La0.4Ti2O7(BLT)薄膜。研究了其结构、介电性能、漏电流密度与外加电压I-V关系曲线和光学带隙。XRD射线衍射测试结果表明,经500、550、600℃1 h退火后的薄膜的主晶相为烧绿石结构,无杂相生成,600℃时BLT薄膜衍射峰比其他两种温度的强。在1 kHz频率下测得的介电常数、损耗因子分别为114,3%;129,3%;194,6%。BLT薄膜的漏电流密度与外加电压关系曲线表明,BLT薄膜600℃的漏电流比550和500℃稍微减小。通过透射谱分析得到BLT薄膜的光学带隙几乎不受温度影响,均为3.7 eV。这些结果表明制备BLT固溶体薄膜较佳为退火温度600℃,具有较好的性能,在光电器件有良好的应用前景。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

B位掺杂Bi_4Ti_3O_(12)的研究

制备了不同半径和价数的离子B位掺杂的BTNb,BTV,BTZr,BTHf陶瓷,并且对其性能进行了测量.发现B位掺杂可以显著增加陶瓷的2Pr,同时可以改善抗疲劳性能.研究结果表明掺杂离子半径和价数都对剩余极化有一定影响,此外掺杂离子和氧离子的电子轨道杂化也会影响材料的剩余极化.     

退火气氛对Bi_2O_3薄膜电致变色性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Bi_2O_3薄膜,分别在空气、氮气、氧气气氛中退火.用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪分析薄膜的物相结构;用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察薄膜的表面形貌;用紫外可见分光光度计(ultraviolet-visible spectroscopy, UV-Vis)以及电化学工作站测试薄膜的电致变色性能.结果表明:Bi_2O_3薄膜具有电致变色现象,表现为黑色与透明淡黄色之间的相互转换,其中氮气气氛退火的样品具有100%的化学计量比相及较高含量的δ相,颗粒尺寸分布范围较小,电致变色效率最高,约为21 cm~2/C.     

稀土掺杂Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜取向生长回线动力学研究

稀土掺杂层状钙钛矿结构的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜具有居里温度高,自发极化大,耐疲劳性好的特点,适用于制作铁电储存器。由于Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的自发极化矢量靠近a轴,近a轴生长的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜具有大的剩余极化强度。对比研究了随机取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜和a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度。结果表明a/b轴高择优取向度的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的标度关系为:低频段∝f 0.043E_0~(0.8);高频段∝f-0.21E_0~(0.8)。a/b轴低择优取向度的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的标度关系为:∝f-0.05E_0~(0.917)。随机取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的标度关系在高频和低频统一为∝f-0.07E_0~(1.31)。     

Ce掺杂Bi_2O_3纳米棒及热电性能研究

当今,大量化石能源(煤炭、石油和天然气)燃烧造成的环境污染和能源短缺的问题日益严重.寻找一种高效、绿色、低成本和可持续的能源材料是现今能源科学研究的重点工作之一.热电技术是能够利用收集工厂、汽车等产生的废热形成温度梯度通过塞贝克效应转化为电能,通过珀尔帖效应可用于制冷.热电材料是热电技术的关键.因此,热电材料的性能研究对于未来解决能源问题具有举足轻重的作用. Bi_2O_3是一种绿色环保、低成本同时具有较高的塞贝克系数的热电材料.但由于导电性差,到目前为止, Bi_2O_3的功率因子(PF)最大为1.05×10~(-3)WK~(-2)m~(-1).制备纳米材料是提高热电转换效率的重要方法之一,本文通过简单的化学气相沉积法(CVD),成功合成Ce_xBi_(2-x)O_3(x=0, 0.1%, 0.2%, 0.3%)纳米棒,并对其进行化学成分、形貌和微观结构分析.常规X-射线衍射花样(XRD)/小角掠射XRD (GIXRD), X-射线光电子能谱(XPS)测量,证明所得的样品为Ce_xBi_(2-x)O_3.通过扫描/透射电子显微镜观察,发现产物为分散均匀的纳米棒,并冷压成圆块.本文用热电性能测试系统(ZEM-3)对样品的电输运性能(赛贝克系数和电阻率)进行测试,并利用激光热导仪(LASER FLASH DLF-1)和差式扫描量热仪(EXSTAR 6200)测试样品的热导率.结果表明,在479 K下, Ce_(0.2)Bi_(1.8)O_3样品的功率因子(PF)为1.265×10-2WK~(-2)m~(-1),ZT值为0.57×10~(-2),远高于未掺杂的样品,因此Ce掺杂的Bi_2O_3热电材料在能源/材料/器件具有良好的应用前景.     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的发光性质

采用传统熔体冷却技术制备Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂的BaO-La_2O~3-B_2O_3-SiO_2玻璃,并测试样品的吸收光谱和荧光光谱.实验结果表明:由于Ce~(3+)在5d-4f轨道之间的电子跃迁,基础玻璃掺Ce~(3+)后吸收截止边明显红移;掺Ce~(3+)的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的荧光发射光谱为峰值位于410 nm附近的宽带,对应于Ce~(3+)的5d-4f跃迁;由于SiO~2比B_2O_3的光碱度大,玻璃的荧光发射波长,体现出随硼硅比的降低而略有红移;还原性气氛有利十提高玻璃中Ce~(3+)的含量,从而增强发光强度;对Ce~(3+)和Tb~(3+)共掺玻璃,Ce~(3+)和Tb~(3+)在波长200-311 nm间有激发带重叠,因存在竞争吸收,导致以此区间波长激发时Tb~(3+)的发光有所减弱;Ce~(3+)和Tb~(3+)在311-444 nm间也有激发带(或激发带与发射带)部分重叠,因Ce~(3+)和Tb~(3+)之间存在的辐射和无辐射能量传递导致Ce~(3+)强烈敏化Tb~(3+)的发光.     

Co~(2+)掺杂和Co~(2+)-Ni~(2+)共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明:当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

Gd_2O_3中掺杂Eu~(3+)和Yb~(3+)荧光粉的制备及荧光性能

采用溶胶-凝胶法制备了Gd2O3∶Eu3+,Gd2O3∶Yb3+与Gd2O3∶Eu3+,Yb3+荧光粉,对制备条件进行了研究,且进行了样品的物相表征.结果表明,Yb3+在高掺杂浓度下存在浓度猝灭,Eu3+可以通过共合作能量传递过程和交叉弛豫过程有效地将能量传递给临近的一对Yb3+离子.Gd2O3∶Eu3+,Yb3+在Eu3+的特征激发峰314 nm激发时,可以产生550~750 nm的Eu3+的特征发射和900~1100 nm的Yb3+近红外特征发射两个波段光谱.制备的Gd2O3∶Eu3+,Yb3+荧光粉可以将硅太阳能电池吸收较弱的300~550 nm的高能光子转换为两个响应较好的近红外光子.     

Ar/O_2对磁控溅射法制备Bi_(1.5)MgNb_(1.5)O_7薄膜结构与性能的影响

采用射频磁控溅射法在不同Ar/O2流速比下制备铌镁酸铋(Bi1.5MgNb1.5O7,BMN)薄膜。通过X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和阻抗分析仪分别对薄膜的相结构、表面形貌和介电性能进行表征。结果表明:经过700℃O2气氛下退火处理,BMN薄膜形成立方焦绿石单相结构。当Ar/O2流速比为2∶1时溅射薄膜的表面粗糙度较小,漏电流较低,具有高的介电常数、低的介电损耗(1 MHz的测试频率下介电常数和介电损耗分别为158和0.4%),并且在0.8 MV/cm的外加电场下介电可调率和优质因子分别为16.4%和36。     

Nd~(3+)掺杂PZT薄膜的储能性能研究

高储能密度的介电电容器可以很好地用于电子束,高功率微波,定向能武器,电磁装甲等脉冲功率系统。高的储能密度、低的损耗以及良好的温度稳定性是储能电容器的未来发展方向。采用sol-gel法在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si衬底上制备出不同Nd~(3+)掺杂含量的富锆Pb1-3x/2NdxZr0.948Ti0.052O3(PNZT,x=0.02,0.04,0.06,0.08)薄膜。研究了不同Nd~(3+)掺杂含量PNZT薄膜微观结构、铁电性能及储能性能的影响。结果表明:所制得的薄膜均为钙钛矿纯相,且晶粒细小均匀。Nd~(3+)掺杂的PNZT薄膜拥有较高的击穿场强EBDS≈3 600 k V/cm,优异的(Pmax-Pr)值和良好的温度稳定性。随着Nd~(3+)掺杂含量的增加,储能密度和效率均呈现出先增加后减少的规律。当x=0.04时,储能密度W=20.66 J/cm3,储能效率η高达89.2%;当x=0.06时,PNZT薄膜具有最佳的温度稳定性;当x=0.08时,PNZT薄膜由驰豫铁电体向正常铁电体转变。     

Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)的余辉性能及Dy~(3+)对余辉时间的影响

利用溶胶-凝胶法制备了蓝色长余辉材料,在紫外光激发下,发射出较强的蓝光,峰值位于464 nm,来源于Eu2 的4f65d1→4f7的宽带发射;通过对2个样品热释光及余辉衰减曲线的比较,发现Dy3 的掺入在基质中产生了更密也更深的陷阱,使得材料的蓄光性能大大增强,从而起到了延长余辉的作用。     

Bi_2O_3掺杂对TSMTG法单畴YBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将Bi2O3掺杂到YBCO超导块材中,研究了Bi2O3掺杂含量对单畴YBCO超导块材生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,在YBa2Cu3O7-δ(Y123):Y2BaCuO5(Y211)=1:0.4不变的情况下,掺杂的Bi2O3粉体在样品内部均生成了Y2Ba4CuBiOx纳米粒子.当Bi2O3添加量x≤1.5wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,且样品的磁悬浮力随着Bi2O3掺杂量的增加而增大;当x1.5wt%时,YBCO超导块材的单畴区域随着Bi2O3掺杂量的增加而逐渐减小,且随机成核现象严重,磁悬浮力降低;当x=1.5wt%时,样品的磁悬浮力最大.该结果对缩短样品制备的周期及进一步提高超导块材性能具有十分重要的意义.     

Zn~(2+)-Er~(3+)-Yb~(3+)共掺杂Y_2O_3上转换发光性质的研究

利用固相反应法制备了Zn~(2+)-Er~(3+)-Yb~(3+)共掺的Y2O3红色上转换荧光粉,研究了Zn~(2+)的掺杂量对上转换发光性质的影响.结果表明,上转换荧光强度随着Zn~(2+)掺杂量增加而增加.Zn~(2+)掺杂量为12%的样品的红光强度比无Zn~(2+)掺入的样品红光强度提高14倍.通过对光谱的分析,解释了上转换发光机理,并对上转换发光增强的原因进行了讨论.     

三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3的制备及其可见光催化性能

25℃下,以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KI为原料,在乙二醇和水的混合体系中进行磁力搅拌,继而通过NaOH溶液处理获得具有异质结的三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3半导体材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等方法对样品进行表征与分析;然后以制备的样品为催化剂,研究其对罗丹明B的可见光催化降解作用.结果表明,添加15mL 2.0mol·L~(-1) NaOH溶液处理所得的Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3-15样品在2h内对罗丹明B的降解率为84.5%,表现出良好的光催化活性.     

Ca~(2+)掺杂对BiFeO_3薄膜结构及光学特性的影响

采用溶胶凝胶法制备Bi1-xCaxFeO3前驱体溶液,利用旋涂的方法在ITO导电玻璃上制备Bi1-xCaxFeO3薄膜样品.用X-射线衍射仪、分光光度计分别对薄膜样品的晶体结构、透射光谱进行测量并利用透射光谱计算出材料的能带带隙.结果表明:所有Bi1-xCaxFeO3样品的主衍射峰与BiFeO3相吻合,具有较好的结晶度和良好的晶体结构,随着Ca2+掺杂量的增加,使BiFeO3样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐成为单相峰(110),当Ca2+掺杂量大于0.05时,样品由斜六面体转变为正方晶系.所有样品在430nm~600nm区间形成陡峭的线性吸收边,随着Ca2+掺杂量的增加,吸收峰会发生红移.Ca2+掺杂能提高BiFeO3薄膜在可见光的吸收率.Ca2+掺杂导致BiFeO3薄膜带隙降低的主要原因是样品中的缺陷的数量、表面粗糙度及晶格结构共同作用的结果.     

Eu~(3+),Tb~(3+)共掺杂LaSrAl_3O_7荧光粉结构与发光性能研究

采用凝胶-燃烧法合成LaSrAl_3O_7:x%Eu~(3+),y%Tb~(3+)系列荧光粉.利用X射线粉末衍射、激发光谱、发射光谱等对该荧光粉组成,发光性能进行研究.结果表明:在LaSrAl_3O_7:x%Eu~(3+)激发光谱和LaSrAl_3O_7:y%Tb~(3+)发射光谱中存在一定的重叠部分,因此LaSrAl_3O_7基质中Eu~(3+)和Tb~(3+)之间可能存在能量传递;在267 nm紫外光激发下,在LaSrAl_3O_7:x%Eu~(3+),y%Tb~(3+)的发射光谱中同时出现Eu~(3+)和Tb~(3+)的特征峰,固定Tb~(3+)的含量调节Eu~(3+)的掺杂量,随着Tb~(3+)的发射峰强度逐渐减弱,而Eu~(3+)的发射峰强度逐渐增强,能量传递效果越来越显著,从而使LaSrAl_3O_7:x%Eu~(3+),y%Tb~(3+)荧光粉发光颜色由绿色向白色变化,白色再到橙色,得出系列发射白光的荧光粉,通过控制Eu~(3+)和Tb~(3+)的比例,Eu~(3+)调控范围在4%～8%实现其荧光粉白光发射.LaSrAl_3O_7:x%Eu~(3+),y%Tb~(3+)有望成为白光发光材料,并具有潜在的应用价值.     

铈掺杂Bi_2O_3的制备及光催化性

通过微波水热辅助制备不同铈掺杂的氧化铋光催化剂。利用荧光光谱(PL)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫发射光谱(Uv-vis DRS)等对催化剂物相和光谱特性进行了表征。结果表明,适量的铈掺杂能有效抑制Bi_2O_3由四方β相向单斜α相转变,并且能使Bi_2O_3光吸收范围拓展到更宽的可见区。甲基橙的光催化降解实验表明,铈掺杂后的Bi_2O_3具有更好的可见光催化性能,其中铈掺杂质量分数为2%的样品对甲基橙(20 mg/L)的催化效果最好,当添加量为1 g/L,中性环境中光照4 h后甲基橙的降解率可达85%。     

B~(3+)对掺杂Tb~(3+)/Eu~(2+)的BaAl_(12)O_(19)荧光材料发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了BaAl12O19:Tb和BaAl12O19:Eu荧光粉.研究了添加B3+离子对两种荧光粉晶体结构和发光特性的影响.研究结果表明:添加B3+离子并未改变两种荧光粉的BaAl12O19结构.B3+离子引入后两种荧光粉的发光强度都有所提高,但对于BaAl12O19:Tb发光强度的提高作用更大,而且在其中添加的B3+的有效含量明显大于BaAl12O19:Eu.BaAl12O19:Tb荧光粉中B3+的最佳添加量(摩尔分数)为50%,BaAl12O19:Eu荧光粉中B3+的最佳添加量(摩尔分数)为20%.     

Bi~(3+)掺杂对YAG:Ce~(3+)荧光粉发光性能的影响

Bi 3+掺杂YAG:Ce3+荧光粉由溶胶凝胶法合成.结构和结晶过程分析表明,其结晶程度良好.光谱分析表明,Bi 3+的掺杂可以使Ce3+的荧光峰位红移.Ce3+的荧光强度随Bi 3+掺杂浓度的增加而增加,这是由Bi 3+与Ce3+之间的能量传递引起的.之后随着掺杂浓度的继续增加Ce3+的荧光强度减小,这是由浓度猝灭所致.