1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国核电工程有限公司, 北京 100840
钼是动力堆乏燃料后处理产生的高放废液中主要的核素之一。MoO3在铁磷酸盐玻璃中的溶解情况以及MoO3含量变化对玻璃结构的影响是动力堆高放废液固化用铁磷酸盐玻璃配方研究的重点。在成分为60%P2O5-19%Fe2O3-8%Al2O3- 13%Na2O (摩尔分数)的基础玻璃中, 加入1%~8% (摩尔分数) MoO3, 采用熔淬法制备一系列样品。X射线衍射、电子探针显微分析用于物相和显微形貌分析, Raman光谱、X射线光电子能谱和Mssbauer谱用于结构分析。MoO3实际含量小于等于6.38%时, Mo可以完全溶入到玻璃结构中, 不形成析晶和分相。MoO3含量大于等于4%时, Mo离子以［MoO6］结构存在并形成Mo-O-P键。Q1和Q2单元是玻璃相中的主要结构, 且Q1单元的相对含量随着MoO3含量增加。随着MoO3含量增加, Fe3+相对含量略有减少, 而Mo离子价态不变。
钼 铁磷酸盐玻璃 玻璃结构 价态 molybdenum iron phosphate glass glass structure valence state
1 山东大学材料科学与工程学院 材料液固结构演变与加工教育部重点实验室, 山东 济南 250061
2 南昌大学 材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031
通过高温固相法制备了一系列Eu掺杂的Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F(0≤x≤0.25)发光材料, 并详细研究了所制备Sr2LiSiO4F化合物的晶体结构及相组成。利用Al3+-Sr2+离子对取代Si4+-Li+ 离子对的晶体位点工程, 对Eu2+占据的Sr多面体位点进行调控, 实现单相Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F(0≤x≤0.25)材料中Eu2+和Eu3+的共存, 获得了Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F∶Eu体系从绿光到红光的发光调谐。 通过对Sr1.95+xLi1-xSi1-x-AlxO4F∶Eu材料中的Eu2+和Eu3+离子在25～300 ℃范围内温度依赖性光谱的研究发现Eu2+和Eu3+呈现不同的温度敏感特性。经计算, Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F∶0.05Eu发光材料的温度传感绝对灵敏度和相对灵敏度可分别达到2.83%·K-1与0.66%·K-1, 进一步证实了所制备发光材料在温度传感方面的应用潜力。
晶格位点工程 混合价态Eu 温度传感 crystal site engineering mixed-valent europium ratiometric temperature sensing
1 1.郑州大学 材料科学与工程学院, 郑州 450001
2 2.东莞理工学院 材料科学与工程学院, 东莞 523830
Mn4+激活红光荧光粉是白光半导体发光二极管(wLEDs)领域当前研究热点之一。Mn4+离子2E→4A2跃迁在铝酸盐中的最短发光波长是在MgAl2O4中实现的651 nm发光, 由于其结构中含有形成四面体或八面体配位的两种阳离子格位(Mg2+/Al3+), 易造成所掺杂锰元素存在多种价态(+2/+4/+3等)。本研究通过改变起始原料中Al2O3的晶型(γ/α比例)及退火处理来调控锰离子在MgAl2O4晶格中的占据格位, 对其主要存在价态实现调控。采用荧光光谱和紫外-可见-近红外漫反射光谱技术来表征所合成荧光粉中Mn离子的价态及其演变。研究发现, 高α/(α+γ)比铝源促进Mn2+形成, 而低α/(α+γ)比铝源促进Mn4+形成。通过使用高活性纳米γ-Al2O3为铝源, 有效抑制了锰离子在MgAl2O4中Mg2+格位的占据及Mn2+离子的形成, 经空气中1550 ℃保温5 h的一次高温热处理即可制备出在可见光区只有Mn4+红光发光的高纯高亮度MgAl2O4:Mn4+荧光粉。氧化铝晶型影响锰离子掺杂格位和掺杂价态的本质规律是: 氧化铝活性决定实际固溶掺杂反应步骤, 进而影响锰离子掺杂格位和价态。本研究提出的反应步骤调控作为反应气氛、电荷补偿剂、反应温度三种调控方法外的一种新方法, 为Mn4+激活铝酸盐荧光粉中锰离子掺杂价态调控提供了新思路。
Mn4+ 白光LEDs 红光荧光粉 价态调控 Mn4+ white LEDs red-emitting phosphor valence state control
1 郑州大学 材料科学与工程学院, 河南 郑州 450001
2 河南理工大学 物理与电子信息学院, 河南 焦作 454000
3 东莞理工学院 材料科学与工程学院, 广东 东莞 523808
4 厦门大学 材料学院, 福建 厦门 361000
Mn4+激活红光荧光粉是白光发光二极管(LED)用荧光粉的研究热点之一。过渡金属锰元素具有未充满的d轨道, 可形成Mn4+/Mn3+/Mn2+等多种价态, 而其他价态的存在会影响Mn4+的吸收/辐射跃迁。目前, 多数研究论文对所制备荧光粉中锰离子价态未进行表征, 或采用的表征手段难以定性或定量确定多种共存价态锰离子的相对含量。本文对Mn4+激活红光荧光粉中锰离子价态表征手段进行综述, 包括漫反射光谱、荧光光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振谱、阴极射线发光谱、X射线精细吸收谱、变温磁化率谱等。对其测试结果在定性或定量表征锰离子价态方面的可靠性以及测试便易性进行对比评述。最后总结了影响锰离子价态的因素和调控其价态的实验方法, 以期对新型高效Mn4+激活红光荧光粉的研发有所裨益。
白光LED 荧光粉 锰离子 价态表征 white LED phosphor manganese ion valence state analysis
1 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
2 宁波大学高等技术研究院, 浙江 宁波 315211
人类社会信息技术的快速发展不仅使得信息传递更加快捷,同时也对信息数据的存储产生了巨大的需求。如何对呈指数化增加的数据进行高速可靠、低能耗、低成本的长期存储已成为信息社会继续发展亟需解决的难题。为此,介绍了以玻璃为存储介质的光存储技术的发展现状,总结了玻璃介质光存储的应用方案,并对以玻璃作为存储介质的光存储技术未来发展趋势进行了展望。
激光光学 飞秒激光 玻璃 光存储 价态操控 量子点 晶体析出 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111407
1 北京工业大学 材料科学与工程, 北京 100022
2 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
为探讨电极表面发生变化的原因和烧蚀机理, 为提升电极工作稳定性提供理论依据, 分析了经过上万发次点灯测试的大功率脉冲氙灯稀土钨电极的表面形貌、元素深度分布及价态。结果表明：工作后的电极表面出现大量裂纹以及烧蚀坑; 表面各元素主要由W,La,O三种元素组成, 分布均匀; 电极表面La以La3+形式存在, W存在原子态和+6价两种价态, 占比分别为18.29%和81.71%; 随刻蚀深度增加后, La的价态仍为+3价, W6+迅速减少直至W价态全部变为W0。
稀土钨电极 表面形貌 元素分布 价态 rare earth tungsten electrode surface appearance element distribution valence state 强激光与粒子束
2019, 31(1): 012001
1 中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室, 辽宁 沈阳110016
2 沈阳科金新材料有限公司, 辽宁 沈阳110015
采用先还原后络合的方法, 利用草酸将V(Ⅴ)离子还原并形成络合物, 使得全钒氧化还原液流电池(钒电池)电解液的四种价态离子在紫外可见光范围内均具有不同的特征吸收峰。 基于此建立了钒电池电解液中不同价态钒离子的光度分析方法, 实现对钒离子定性、 定量测定。 不同价态钒离子标准曲线线性相关系数都大于0.999 0, 线性范围分别为0.326～2.445, 0.326～2.445, 0.720～5.403, 1.784～13.437 g·L-1, 测定样品相对标准偏差(n=6)为0.594%～3.535%, 满足钒电池电解液中钒离子价态分析的需要。
钒电池 钒离子 价态分析 分光光度法 Vanadium battery Vanadium ion Valence state Spectrophotometry 光谱学与光谱分析
2011, 31(10): 2839
北京工业大学 材料科学与工程学院,北京100124
在均相沉淀法制备含铈化合物的过程中,利用XRD和IR尤其是XPS研究了含Ce化合物在不同焙烧温度条件下产物的结构、铈离子的价态变化、化合物表面性质及其内核电子构型。 XRD结果表明,焙烧温度的不同可产生不同的铈基化合物,导致产物中Ce离子价态的变化,IR结果也证实了这一点。 单纯均相沉淀法得到的产物为三价的斜方晶系的单晶Ce2O(CO3)2·H2O(Ⅲ)微粒;将三价的Ce2O(CO3)2·H2O加热到200℃,产物转化成高价态六价化合物CeO(CO3)2·H2O(Ⅵ);加热温度再升高到250℃,产物转化为稳定的四价化合物CeO2(Ⅳ)。 XPS通过对3种不同价态化合物的O(1s),Ce(3d),Ce(4d)峰进行精细扫描,研究了产物的表面性质及其内部电子构型, 比较结果证实了不同价态铈化合物的形成是由于内核价电子构型的差异引起的。
焙烧 铈离子价态 X射线光电子能谱(XPS) Calcination Cerium ion valence X-ray photoelectron spectroscopy
广东工业大学 物理与光电工程学院， 广东 广州510006
采用高温固相法，先在空气气氛下制备了SrAl2O4∶Eu,Dy，后对其进行还原→氧化→还原处理。X射线衍射结果表明，经过还原→氧化→还原处理后样品的晶体结构没有改变。样品的发射光谱测试表明，在高温空气气氛下有少量的Eu3+还原成Eu2+。Eu3+和Eu2+有不同的发光特性，Eu3+产生的是线状特征光谱，发射峰值在592，616 nm。Eu2+产生的是带状光谱，带的中心位置在513 nm。经过还原处理的样品和经过氧化处理的样品相比，Eu2+的浓度得到显著提高，而Eu3+的浓度则急剧下降。对Eu2+的氧化、Eu3+的还原的机理进行了细致地讨论。另外，样品的热释光谱测试表明，经过氧化气氛处理和经过还原气氛处理过的样品的热释光峰值有很大的变化，但陷阱能级深度基本不变，在0.65 eV左右。这表明，对长余辉材料SrAl2O4∶Eu,Dy进行还原→氧化→还原处理，Eu离子价态和发光强度会产生变化，并不影响其中Dy离子的陷阱能级。
长余辉 铝酸盐 铕 价态变化 long afterglow strontium aluminate europium valence-change
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800
总结了飞秒激光与晶体和玻璃相互作用产生的新现象,如光致折射率改变、光致晶体相变、光还原稀土离子及光致发光等.并分析了它们可能的应用.同时简要的介绍了各种现象产生的机理,展望了飞秒激光与其它物质相互作用可能的研究方向及可能出现的新现象.指出了进行这些研究时可能采用的新方法.
非线性光学 飞秒激光 价态操作 光波导 光致发光 nonlinear optics femtosecond laser photo reduction photo stimulated luminescence
