1 厦门大学 材料学院，福建省表界面工程与高性能材料重点实验室，福建 厦门 361005
2 厦门大学 固体表面物理化学国家重点实验室，福建 厦门 361005
力致发光材料具有将机械刺激转变为光子发射的独特性能，因而被广泛应用于结构健康诊断、信息防伪、生物工程和电子皮肤等力学传感领域。然而，已报道的力致发光材料种类有限，且对于力致发光相关的载流子跃迁过程理解不够深入，极大地限制了其开发和应用。针对上述问题，本工作开发了新型混合阴离子型力致发光材料Ba2Gd（BO3）2Cl∶Ln（Ln = Eu，Tb，Dy，Sm，Nd），并探究了其光致发光性能与相关载流子跃迁过程。该研究通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、多模式激发下的稳态和瞬态光谱技术研究了样品的结构形貌、光致发光与力致发光性能，提出了该材料可能的发光机制。研究结果表明，在280 nm光激发下，Ba2Gd?（BO3）2Cl∶Eu的发射峰位于536，594，613，625，654，695，710 nm，第一个宽峰和其余窄峰分别对应于Eu2+和Eu3+的发射，即掺杂的Eu呈现混合价态。而在机械作用下，Ba2Gd（BO3）2Cl∶Eu几乎只表现出Eu3+的橙红光发射，这可能是由于机械作用优先激发基质中的价带电子所致。此外，Eu的光致发光和力致发光最佳掺杂浓度均为2%。在0.23~1.55 mJ的冲击能下，力致发光强度与冲击能量呈线性关系。通过改变掺杂镧系元素的种类，实现了力致发光从可见光区域到近红外区域的拓展。这项工作为解释混合价态材料的力致发光机制提供了思路，并在应力传感领域呈现出潜在的应用价值。
力致发光 稀土掺杂发光材料 混合阴离子化合物 能量传递 力致发光机理 mechanoluminescence rare earth doped luminescent materials mixed-anion compound energy transfer mechanoluminescent mechanism 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(1): 011001
合肥工业大学化学与化工学院, 可控化学与材料化工安徽省重点实验室, 合肥 230009
富锂正极材料因具有能量密度高、电压窗口大等优点受到关注, 然而首次Coulombic效率低、循环性能差等缺点阻碍了其商业化应用。采用共沉淀法并通过不同摩尔比的氯离子(Cl-)掺杂制备了Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2-xClx(x=0, 0.025, 0.050, 0.100)富锂正极材料。通过X射线光电子能谱、原位X射线衍射和恒电流间歇滴定等技术系统研究了Cl-掺杂对其电化学性能提升的调控机制。结果表明: Cl-掺杂量为0.05时, 该正极材料在0.2 C倍率下首次Coulombic效率由72.8%提升至81.5%, 在1 C倍率下经200圈循环, 容量保持率由57.9%提升至79.1%。材料优异的电化学性能归因于Cl-掺杂能调控材料中O2-的电化学行为, 使其更多氧化为On-(n<2), 抑制O2的产生和逸出, 减小结构的破坏。同时, 由于Cl-具有较大的离子半径, 能扩大富锂材料的层间距, 降低极化过电位, 加快锂离子扩散速率, 因此有效提升富锂正极材料的首次Coulombic效率和循环性能。
锂离子电池 富锂正极材料 阴离子掺杂 循环性能 lithium ion battery lithium-rich cathode material anion doping cycle performance
德州学院化学化工学院, 山东省功能材料与配位化学高校重点实验室, 德州 253023
金属配合物中的水簇研究为研究宏观意义上的水以及与蛋白质分子有关的水分子提供了有效途径。本文合成了一个含有阴离子水簇的带状超分子配合物［Co(2,2-bipy)2(N3)2］(N3)0.5Cl0.5·2H2O(1, 2, 2-bipy=2, 2-联吡啶)。单晶结构解析表明, 配合物属于三斜晶系, P-1空间群, 晶胞参数为: a=0.822 54(7) nm, b=1.175 58(9) nm, c=1.237 06(10) nm, α=91.379 0(10)°, β=92.151 0(10)°, γ=108.119 0(10)°, V=1.135 27(16) nm3, 由一个单核［Co(2,2-bipy)2(N3)2］+配合物阳离子、两个非配位水分子、0.5个游离的叠氮离子和0.5个氯离子组成, 叠氮离子和氯离子位置无序, 占有率各为50%。两个客体水分子通过强烈的分子间氢键作用形成了环状水四聚体, 且与无序的N-3和Cl-通过氢键作用形成了一个［(H2O)4(N3)Cl］2- 阴离子水簇。此外, 本文基于密度泛函理论(DFT)对配合物［Co(2,2-bipy)2(N3)2］+阳离子进行了量子化学计算, 分析了其单点能和原子电荷, 并计算了中心金属离子的氧化态, 计算结果与实验相吻合。
阴离子水簇 金属配合物 钴 密度泛函理论 晶体结构 水四聚体 anion-water cluster metal complex Co density functional theory crystal structure water tetramer
1 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室, 广东 广州 510640
2 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室, 广东 广州 510640
3 中国科学院大学, 北京 100049
利用金刚石压腔装置和激光加热技术, 在高温高压下对KCl—O2体系进行化学反应研究。 实验中先将样品体系预压到37 GPa, 然后对样品进行激光加热处理, 加热温度(1 800±200) K, 淬火至常温后进行激光拉曼测试。 拉曼测试结果显示KCl—O2体系在高温高压下发生了新奇的化学反应, 生成三方(P-3c1)结构的非传统化合物KCl3、 少量KClO4、 固体Cl2(Cmca)以及可能存在的另外一种非传统化合物KO4。 实验中P-3c1-KCl3高压下测到了11个拉曼振动峰, 基于P-3c1-KCl3第一性原理拉曼光谱的理论计算, 将这11个拉曼振动峰进行振动模式归属。 P-3c1-KCl3在卸压过程中拉曼峰强度逐渐变弱, 于压力小于10 GPa时逐渐分解变成KCl和Cl2, 反映其不能在常压下保存。 KO4在高压下受到金刚石拉曼峰的干扰难以检测到拉曼峰, 而在常压下打开金刚石压腔后测到了KO4的3个拉曼振动峰。 实验显示易吸潮的KO4黑色粉末能够保存到常压。 KCl3和KO4中分别具有带分数负电荷的非线性对称Cl—Cl—Cl聚阴离子链和O—O原子对, 反映高压有利于形成非常规聚阴离子(Cl-3)和阴离子(O-4), 表现出与常压或者低压不一样的化学特性。 实验显示在高压下存在数个不同寻常的化学反应, 通过对反应物和生成物的氧化还原价态分析显示, O得到电子由0价变成负价态, 而Cl失去电子由负价态变成0价或者正价态, 反映高压下O得电子能力强于Cl。 这些新奇的化学反应以及非常规聚氯阴离子化合物P-3c1-KCl3的实验观察为合成具有奇特性质的聚阴离子化合物提供了新的思路。
高压高温 三氯聚阴离子 拉曼光谱 High pressure and high temperature Trichloride Raman spectra KCl3 KCl3 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1367
1 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海201210
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
为了改善氧化铈抛光液的性能,在不破坏钕玻璃表面质量的前提下提高钕玻璃的抛光效率,选择在氧化铈抛光液中加入阴离子表面活性剂雷米邦A,并研究了改性后的抛光液对氧化铈抛光液中粒子粒径、钕玻璃的材料去除率和抛光后钕玻璃表面质量的影响,分析了加入不同质量分数雷米邦A的抛光液在不同pH值下对钕玻璃抛光速率和抛光质量的影响。结果表明:雷米邦A能够抑制抛光液中纳米粒子的团聚,降低氧化铈的中位粒径,提高抛光效率。当二氧化铈质量分数为3%、pH为6.5、雷米邦A质量分数为0.30%时,材料去除率达到最大值169 nm/min;当二氧化铈质量分数为3%、pH为7、雷米邦A质量分数为0.20%时,钕玻璃的表面粗糙度达到最小值0.9 nm。
材料 化学机械抛光 磷酸盐激光钕玻璃 阴离子表面活性剂 材料去除率 表面粗糙度 中国激光
2020, 47(10): 1003001
广西师范学院 化学与材料科学学院, 广西 南宁 530001
通过高温固相法合成Sr3LaAxV3-xO12∶Eu3+(A=Mo,W) 荧光粉, 利用MoO2-4和WO2-4取代基质中部分VO3-4, 改变基质组成和结构, 进而影响基质和激活剂Eu3+离子的发光性能。采用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计对所合成样品的物相、形貌、荧光性能及荧光寿命进行表征。研究表明, MoO2-4和WO2-4的部分掺杂对基质发光位置和强度均有影响, 能明显减弱VO3-4的发光, 但对Eu3+离子发光影响不大, 添加电荷补偿剂F-可以加强VO3-4对Eu3+离子的能量传递。通过调整基质VO3-4发光和Eu3+离子发光, 可以得到单一基质的白光荧光粉。初步探讨了阴离子掺杂对Eu3+离子红光发射增强的机理。
钒酸盐荧光粉 阴离子掺杂 Eu3+发光性能 白光荧光粉 vanadate phosphor anion substitution luminescence of Eu3+ white phosphor
1 西安建筑科技大学环境与市政工程学院, 陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学国家级环境类专业实验教学示范中心, 陕西 西安 710055
3 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 陕西 西安 710055
利用三维荧光光谱法和紫外光谱法, 研究阴离子对城市污水二级出水DOM光谱的影响, 为环境中DOM分析提供数据基础。 结果表明: 投加SO2-4和Cl-使二级出水DOM荧光峰强度小幅度增强或降低。 投加NO-3浓度在0.005～0.1 mol·L-1时, 出现代表可见光区类腐殖质的荧光峰。 随投加NO-3浓度增大, 荧光强度显著降低; 代表类腐殖质荧光峰的激发波长和发射波长与紫外吸收峰右侧红移。 NO-3投加浓度与HIX, UV254, UV253/UV203, α300和α250/α365呈较强的正相关性, 决定系数分别为0.993, 0.994, 0.987, 0.998和0.995; 与BIX呈负相关性, R2为0.949; 对α350和α355影响不大。 结果表明, 投加SO2-4和Cl-对二级出水DOM的荧光(除荧光强度外)和紫外特性影响较小。 样品NO-3浓度不同时, 用荧光参数和紫外参数衡量不同DOM来源和性质时将产生一定影响。
阴离子 二级出水 光谱特性 Anion Secondary effluent DOM DOM Spectral properties 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2157
1 中国环境科学研究院水污染控制技术研究中心, 北京 100012
2 环境基准与风险评估国家重点实验室, 中国环境科学研究院, 北京 100012
3 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院, 北京 100083
4 中国石油吉林石化分公司电石厂, 吉林省 吉林市 132022
以回收实际丙烯酸丁酯废水有机酸的双极膜电渗析膜堆中的阴离子交换膜为研究对象, 对膜使用前后的性能进行了表征, 并综合通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、 扫描电镜-能谱（SEM-EDS）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对膜表面组分变化进行了表征。 膜性能分析结果表明, 使用后的阴离子交换膜受到污染, 膜电阻增大, 迁移数减小。 能谱分析结果表明, 使用后阴离子交换膜表面污染物C和O元素含量（以原子百分比计）显著升高, 分别从78.10%, 8.34%升高到81.76%, 12.05%, 表明膜污染物为含碳含氧物质。 XPS谱图C1s峰的分析表明, —COO-Na+化学态的百分含量从污染前的8.5%升高到污染后的13.7%, 表明膜污染物中含有—COO-Na+。 ATR-FTIR分析结果表明, 阴离子交换膜使用后, 在1 561 cm-1处的吸收增强, 而此波长正是—COO-M+（M为金属）的反对称伸缩振动峰, 进一步验证了XPS分析结果。 由于丙烯酸丁酯废水中含有聚丙烯酸钠, 因此采用聚丙烯酸钠溶液污染阴离子交换膜, 并对污染后离子交换膜进行膜性能、 XPS和ATR-FTIR的分析。 结果表明, 聚丙烯酸钠导致阴离子交换膜膜电阻增大, 迁移数减小, XPS谱图—COO-Na+化学态的百分含量增加, ATR-FTIR谱图1 561 cm-1处吸收增强。 综合上述结果, 聚丙烯酸钠是废水中造成阴离子交换膜污染的重要物质。 光谱分析方法是离子交换膜污染层表征和污染物鉴别的有效手段。
聚丙烯酸钠 双极膜电渗析 阴离子交换膜 膜污染 光谱分析 Polyacrylate sodium Bipolar membrane electrodialysis Anion-exchange membrane Membrane fouling Spectral analysis 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2832
福州大学生物科学与工程学院, 福建 福州 350116
利用紫外-可见吸收光谱法探究了阴离子的浓度及种类对刚果红在溶液中形成聚集体的影响, 在此基础之上, 进一步研究了阴离子浓度和种类对刚果红与燕麦β-葡聚糖所形成络合物的影响规律。 结果表明: 随着阴离子浓度的增大, 刚果红溶液的峰值吸光度呈逐渐下降趋势, 且最大吸收波长发生蓝移。 刚果红最大吸收波长、 峰值吸光度和499 nm处吸光度与阴离子浓度的对数值之间具有明显的线性相关性。 阴离子对刚果红聚集的影响符合Hofmeister序列的顺序, 说明疏水相互作用是刚果红分子聚集成胶束的重要驱动力。 对于刚果红/β-葡聚糖络合物体系来说, 当阴离子浓度超过第一临界浓度时, 刚果红胶束开始形成并结合在β-葡聚糖上形成络合物, 差谱图在556 nm处产生了络合物的吸收峰; 当阴离子浓度超过第二临界浓度时, 刚果红/β-葡聚糖络合物进一步通过刚果红胶束之间的聚集形成超分子结构, 导致差谱图吸收峰红移至583 nm处, 并因为更大尺寸超分子结构的形成而在光谱图长波方向出现明显的米氏散射效应。 阴离子对上述超分子结构的影响也符合Hofmeister序列的顺序, 说明刚果红/β-葡聚糖络合物主要通过刚果红胶束之间的疏水相互作用聚集成超分子结构。 本研究提示, 离子对刚果红分子本身在溶液中的聚集状态及其与生物大分子的相互作用具有重要的影响。
紫外可见吸收光谱法 阴离子 刚果红 燕麦β-葡聚糖 聚集 UV-Vis spectroscopy Anion Congo red Oat β-glucan Aggregation 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3597
