近年来化石燃料大量消耗导致环境污染日益严重, 固体氧化物电解池(SOEC)能够高效、环境友好地将CO2转化为CO等高附加值化学品, 因此受到广泛关注。开发高效稳定的SOEC需要采用性能优异的电极材料, La0.7Sr0.3Cr0.5Fe0.5O3-δ(Sto-LSCrF)钙钛矿氧化物因其优异的氧化还原稳定性受到了高度重视。为进一步提高Sto-LSCrF燃料电极材料电解CO2的能力, 在Sto-LSCrF的A位掺杂Ce来调控Ce0.08La0.62Sr0.3Cr0.5Fe0.5O3-δ(Ce-LSCrF)中可移动氧空穴含量以便提高其对CO2的吸附/活化能力, 进而改善其电化学性能。同时对材料的相结构、氧空穴含量以及其对CO2的吸附/脱附能力进行详细的表征和分析。此外, 我们还探究了Ce-LSCrF的电化学性能, 发现与Sto-LSCrF相比, Ce-LSCrF燃料电极表现出较高的电解性能, 也显示出较好的恒压稳定性, 电解性能的增强归因于Ce-LSCrF晶格中较多的可移动氧空位可有效吸附/活化CO2, 以上试验结果表明Ce-LSCrF是性能优异的CO2电解材料。

稀土共晶闪烁体是通过定向凝固晶体生长技术, 将具有不同折射率的两相制备成具有射线探测功能的共晶材料, 其中含有激活离子的闪烁体相的折射率高于基质相。在高能射线辐照下, 闪烁体相将入射高能射线转换成荧光, 然后, 荧光在闪烁体相和基底相的界面以全反射的形式实现定向输出, 从而有效提高辐射探测成像的空间分辨率。本工作采用微下降法成功生长得到3 mm×117.0 mm 的1.0%(原子数分数)Ce∶GdLu2Al5O12/Al2O3闪烁共晶样品。通过切割抛光加工得到3 mm×2.0 mm的共晶薄片, 并将该共晶薄片进行微观结构、能谱分析和荧光性能等表征和测试, 结果表明所得到的共晶样品由Ce∶GdLuAG和Al2O3两晶相构成, 微观结构呈现出“中国结”结构, 并在生长方向呈现出一定的有序排列。荧光光谱测试表明该共晶材料存在Gd3+-Ce3+间的能量传递, 具有典型的Ce3+辐射跃迁, 其中双宽峰发射峰最强位于560 nm。此外, 根据生长速率对共晶样品发射峰强、峰位以及荧光寿命影响, 优化出最佳下拉生长速率为4.0 mm/min。

以抛光和“金字塔”织构表面的单晶Si(100)为衬底, 分别以Au和Au-Al为金属催化剂, 在温度为1 100 ℃、 N2气流量为1 500 sccm、 生长时间为15～60 min等工艺条件下, 制备了直径约为50～200 nm、 长度为数微米至数十微米和不同分布的Si纳米线。 然后, 利用CeO2粉末为掺杂剂, 在温度为1 100～1 200 ℃、 N2流量为1 000 sccm、 掺杂时间为30～60 min等工艺条件下对Si纳米线进行Ce掺杂。 实验研究了不同Si纳米线长度、 密度和分布等对Ce3+蓝光发射的影响。 室温下利用Hitachi F-4600型荧光分光光度计对样品的激发光谱和发射光谱进行了测试和分析, 同时利用FLS920全功能型荧光光谱仪对样品的荧光量子效率进行了测试。 结果表明, 在Si纳米线生长时间为30 min、 织构表面和密度相对较低时以及最佳激发光波长为328 nm时, 样品发射光波长为405 nm(5d→2F5/2)荧光强度较大, 实现了强的蓝光发射, 其荧光量子效率达到了65.57%。 通过光谱功率分布和CIE-1931标准公式进行计算, Ce掺杂Si纳米线样品的色坐标为(0.16, 0.03); 发光强度大, 量子效率高使其在照明、 显示等领域有着潜在的应用价值, 同时对Si纳米线在发光领域的研究和应用具有一定的参考价值。

采用水热-焙烧法制备了Ce掺杂的可见光响应的Bi2O3光催化剂(Ce-Bi2O3)。利用 XRD、FT-IR、XPS和 UV-Vis对不同Ce-Bi2O3样品进行了表征分析, 并以光催化降解金橙Ⅱ溶液为探针反应, 考察了Ce-Bi2O3的可见光催化性能。结果表明, Ce掺杂可以减小催化剂的禁带宽度, 使光谱响应范围向可见光拓展。掺杂的Ce可取代Bi2O3晶格中部分Bi, 形成Bi—O—Ce键, 并生成了少量铈铋复合氧化物(Bi7.38Ce0.62O12.31), 它们的存在有效地抑制了光生电子-空穴对的复合, 有助于提高Bi2O3的可见光催化活性。但焙烧时间过长将导致Ce-Bi2O3催化剂的表面发生烧结现象, 致使其催化活性降低。可见光照射下的金橙Ⅱ光催化降解实验表明, 经2 h焙烧后得到的Ce/Bi的量比为0.5 的Ce-Bi2O3催化剂具有最佳的光催化活性。