1 北京中材人工晶体研究院有限公司,北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司,北京100018
掺铈钆铝镓石榴石(Gd3(Al,Ga)5O12∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体,具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点,在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景。本文报道了GAGG∶Ce晶体的提拉法生长与闪烁性能表征。利用高温固相反应法合成GAGG∶Ce原料,采用XRD对合成的原料进行了物相分析,结果表明,在1 500 ℃下煅烧12 h合成的多晶料为纯GAGG相。利用提拉法生长出尺寸50 mm×90 mm的GAGG∶Ce晶体,测试了其透过光谱、X射线激发发射光谱和脉冲高度谱,结果表明,7 mm厚样品550 nm的透过率为81.5%,晶体X射线激发发射峰中心波长位于550 nm,晶体的光输出为59 000 photons/MeV,能量分辨率为6.2%@662 keV,晶体衰减时间快分量为149 ns,慢分量为748 ns。
闪烁晶体 高温固相反应法 提拉法 闪烁性能 GAGG∶Ce GAGG∶Ce scintillation crystal high temperature solid state reaction method Czochralski method scintillation property
1 安徽工业大学数理科学与工程学院, 安徽 马鞍山 243002
2 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230026
用高温固相法制备了一系列 2 at.% Dy3+ 和 x at.% Eu3+ (x=0,0.1,0.5,1,2,5) 共掺 NaY(MoO4)2 样品。X 射线衍射 (XRD)、 扫描电子显微镜 (SEM) 及红外光谱 (FTIR) 表征结果表明所合成的样品为四方相结构, 空间群为 I41/a。进一步研究了样品的激发光谱和在近紫外光激发下的发射特性, 结果表明 Dy3+ 和 Eu3+ 之间存在能量共振传递, 从而增强了 Eu3+ 的发光。2 at.% Dy3+ 和 2 at.% Eu3+ 共掺样品的 CIE 色度坐标值 (x=0.659,y=0.338) 接近 NTSC 规定的标准值, 因而有望作为显色性能优良的发光材料用于固态照明领域。此外, NaY(MoO4)2 物化性能稳定, 易采用提拉法生长, 因此本研究结果可以为 Dy3+ 和 Eu3+ 共掺 NaY(MoO4)2 单晶生长以及蓝紫光泵浦可见激光特性研究提供参考。
材料 高温固相法 能量共振传递 固态照明 materials high-temperature solid-state reaction method NaY(MoO4)2 NaY(MoO4)2 energy transfer solid-state lighting
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Guru Nanak Dev University, Amritsar, 143001 Punjab, India
2 Department of Chemistry, Guru Nanak Dev University, Amritsar, 143001 Punjab, India
This work harmonizes the experimental and theoretical study of electrocaloric effect (ECE) in (PbBi(ZrTiO3 solid solution by optimizing sintering temperature. Bi-doped PbZrTiO3 solid solutions were synthesized by the conventional solid-state reaction method. Different samples were prepared by varying the sintering temperature. X-ray diffraction study confirms the crystalline nature of all the samples. An immense value of polarization has been acquired in the optimized sample. The maximum adiabatic temperature change of order 2.53 K with electrocaloric strength of 1.26 K mm kV has been achieved experimentally. Whereas a comparatively close value of ECE has been acquired from the theoretical calculations using a phenomenological approach. Furthermore, a large value (218 mJ cm of thermal energy conversion has been obtained using the Olsen cycle.This work harmonizes the experimental and theoretical study of electrocaloric effect (ECE) in (PbBi(ZrTiO3 solid solution by optimizing sintering temperature. Bi-doped PbZrTiO3 solid solutions were synthesized by the conventional solid-state reaction method. Different samples were prepared by varying the sintering temperature. X-ray diffraction study confirms the crystalline nature of all the samples. An immense value of polarization has been acquired in the optimized sample. The maximum adiabatic temperature change of order 2.53 K with electrocaloric strength of 1.26 K mm kV has been achieved experimentally. Whereas a comparatively close value of ECE has been acquired from the theoretical calculations using a phenomenological approach. Furthermore, a large value (218 mJ cm of thermal energy conversion has been obtained using the Olsen cycle.
Ferroelectrics solid-state reaction method electrocaloric effect energy harvesting Journal of Advanced Dielectrics
2022, 12(3): 2250003
1 江西金环颜料有限公司,宜春 336000
2 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院,景德镇 333403
以TiO2、Cr2O3和MoO3为主要原料,采用固相反应法合成了金红石型Ti1-2xCrxMoxO2(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)色料。研究了Cr/Mo共掺杂量和煅烧温度对Ti1-2xCrxMoxO2色料的晶型结构、呈色性能和微观形貌等的影响。研究结果表明,5%~15%摩尔分数的Cr/Mo等量共掺杂都获得单相金红石型结构黑色色料,均可促进锐钛矿向金红石转变,且Mo掺杂有利于提高Cr在TiO2晶格中的固溶度。随Cr/Mo共掺杂量增加,样品的黑度(L*值)呈先减小后增大的趋势,而红色度(a*值)和黄色度(b*值)都表现出相反的趋势。煅烧温度在950~1 100 ℃时,样品的色度参数变化相对较小。在1 100 ℃煅烧得到的Ti0.70Cr0.15Mo0.15O2色料黑色呈色性能最佳,其L*、a*和b*值分别为24.41、2.12和-2.53,且在陶瓷釉中表现出良好的呈色性能和化学稳定性。适量Cr/Mo共掺杂使TiO2晶格产生畸变和电荷缺陷,从而吸收绝大部分可见光,是其呈现黑色的主要原因。
金红石结构 黑色色料 固相反应法 铬钼共掺杂 呈色性能 稳定性 TiO2 TiO2 rutile structure black pigment solid-state reaction method chromium and molybdenum co-doping color performance stability
1 1.南昌航空大学 江西省金属材料微结构调控重点实验室, 南昌 330063
2 2.南昌航空大学 材料科学与工程学院, 南昌 330063
3 3.福州大学 材料科学与工程学院, 福州 350108
高熵氧化物以其独特的结构和潜在的应用前景引起了越来越多的关注。本工作采用简单易行的固相反应法制备了M3O4(M=FeCoCrMnMg)高熵氧化物粉体, 采用不同手段对粉体进行表征, 并采用涂覆法制备了 M3O4/泡沫镍(M3O4/NF)复合电极, 研究其超电容性能。结果表明, 随着煅烧温度升高, Fe2O3(H)/Co3O4(S)/Cr2O3(E)和Mn2O3(B)相继固溶进入尖晶石主晶相晶格; 在900 ℃煅烧2 h所得M3O4粉体的平均粒径为0.69 μm, 具有单一尖晶石结构(面心立方, Fd-3m, a=0.8376 nm), 且Fe、Co、Cr、Mn和Mg五种元素在晶粒内均匀分布, 呈典型的高熵氧化物特征。此外, M3O4/NF复合电极在1 mol/L KOH的电解液中, 当电流密度为1 A·g-1时, 其质量比电容达到193.7 F·g-1, 可见M3O4高熵氧化物在超级电容器电极材料领域具有良好的应用前景。
M3O4高熵氧化物 固相反应法 尖晶石结构 超电容性能 M3O4 high entropy oxide solid state reaction method spinel structure supercapacitor performance
江苏科技大学 材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212003
该文利用固相反应法制备了(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4-xNbxO12 (x=0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.10, 0.15, 0.20, 摩尔分数)陶瓷。借助X线衍射仪及扫描电子显微镜研究了Nb5+的摩尔分数对(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4O12陶瓷的相结构及表面微观形貌的影响, 借助高低温介电测试系统和阻抗测试仪获得了(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4-xNbxO12陶瓷电性能变化规律。结果表明, 各组分(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4-xNbxO12陶瓷均为单相立方钙钛矿结构; Nb5+摩尔分数的增加可抑制(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4-xNbxO12陶瓷晶粒的生长并消除其晶粒异常长大; 适量掺杂 Nb+能够有效提高(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4-xNbxO12陶瓷的晶界电阻, 从而降低其介电损耗, 且可提高(Ca0.97Ba0.03)Cu3Ti4-xNbxO12陶瓷相对介电常数的温度稳定性。
固相法 钛酸铜钙 陶瓷 微观形貌 电性能 solid state reaction method copper calcium titanate ceramics surface micromorphology electric property
1 南昌大学材料科学与工程学院, 江西 南昌 330001
2 南昌大学江西省轻质高强结构材料重点实验室, 江西 南昌 330001
采用高温固相法制备了新型(Mg1-x-yBaxSry)1.95SiO4∶0.05Eu荧光粉, 其中包括3个二元碱土离子配比系列和3个代表性三元碱土离子配比系列(Ba不变而Mg/Sr比连续变化、 Mg/Sr比不变而Ba含量连续变化)共计6个系列, 并研究其光谱性能(激发谱和发射谱)、 紫外(254和365 nm)发光照相记录及CIE值对应色像。 借鉴三元相图的建立思路, 由这些二元和代表性三元数据推导三元色像图, 用于新型荧光粉的系统开发。 所制备的荧光粉系列包括: Mg2SiO4-Sr2SiO4, Ba2SiO4-Sr2SiO4, Mg2SiO4-Ba2SiO4, Ba原子比含量为0.2(Mg/Sr原子比连续变化), Ba原子比含量为0.6(Mg/Sr原子比连续变化), Mg/Sr原子比为1/4(Ba原子比含量连续变化系列)。 其对应的254 nm激发下光谱性能、 发光照相记录、 和CIE色像分析表明: Eu离子可以三价和二价形式存在于(Mg1-x-yBaxSry)2SiO4中; 二元系列中(Mg1-xBax)2SiO4和(Ba1-ySry)2SiO4基体中随着Ba原子比的增加荧光粉逐渐由红(对应Eu3+ 5D0→7F1和5D0→7F2电子跃迁窄带发射)变绿(对应Eu2+ 4fn-15d→4fn电子跃迁发射宽带发射)且前者变化的更快; 二元系列中(Mg1-ySry)2SiO4系列为红色荧光粉, 且随着Sr含量增加红色发光增大; 三元系列中(Bax(Mg0.2Sr0.8)1-x)2SiO4(Mg/Sr=1/4)随着Ba离子量增加荧光粉也逐渐由红变绿, 其变化速度介于Mg/Sr比等于0(即Ba2SiO4-Sr2SiO4系列)和Mg/Sr比等于∝(即Ba2SiO4-Mg2SiO4系列); 三元系列中(Ba0.2SryMg0.8-y)1.95SiO4为红色荧光粉, 而(Ba0.6SryMg0.4-y)2SiO4随着Mg/Sr原子比增加逐渐由红转蓝绿光。 365 nm激发下荧光发射的变化规律与254 nm激发下大体一致, 但是同一样品在365 nm激发下其绿光波段发射要比254 nm激发要强且其红光波段发射要比254nm激发要弱, 故(Mg1-xBax)2SiO4, (Ba1-ySry)2SiO4, (Bax(Mg0.2Sr0.8)1-x)2中对应的由红变绿时Ba含量分别为40at%, 60at%, 60at%(254 nm激发下60at%, 80at%, 70at%)且(Ba0.6SryMg0.4-y)2SiO4中由红变绿的Mg/Sr比为1/4(254 nm激发下为2/3)。 据此建立Eu掺杂Ba2SiO4-Mg2SiO4-Sr2SiO4紫外激发色像图。 借由色像图可知(Mg1-x-yBaxSry)1.95SiO4∶0.05Eu荧光粉紫外激发下发射光变化规律, 即基体组分靠近Ba2SiO4端发射绿色而靠近Mg2SiO4或Sr2SiO4端发射红色, Mg/Sr比越大随着Ba原子的增加荧光粉的由红转绿的速度越快; 同一样品在365 nm激发下其绿光波段发射要比254 nm激发要强且其红光波段发射要比254 nm激发要弱, (Mg1-x-yBaxSry)1.95SiO4∶0.05Eu荧光粉中当Ba>80at%, Mg>90at%(或Sr>80at%)荧光粉可分别用作高效绿色、 红色荧光粉; 此外, 当组分为(Mg0.8Sr0.2)1.95SiO4∶0.05Eu, (Ba0.8Mg0.16Sr0.04)1.95SiO4∶0.05Eu是紫外激发下(254和365 nm)最好的红色和绿色荧光粉。
碱土硅酸盐 荧光粉 高温固相法 铕掺杂 紫外激发 Alkaline earth silicate Phosphor Solid state reaction method Eu-doped Ultraviolet excitation
1 华南师范大学信息光电子科技学院 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
2 中国科学院 无机功能材料与器件重点实验室, 上海 200050
3 华南师范大学 实验中心, 广东 广州 510006
以Li2CO3、Nb2O5、TiO2和Eu2O3为原料, 采用固相法制备Eu3+掺杂的5Li2CO3-1Nb2O5-5TiO2(LNT)发光介质陶瓷。通过密度、XRD和荧光光谱测试, 对0.2%(质量分数)Eu2O3掺杂的陶瓷片进行性能表征。结果表明: 1 120 ℃烧结致密的陶瓷片, 其晶相结构为“M-相”与Li2TiO3两相复合构成; 在400 nm的近紫外光激发下, 样品有较强的橙光(592 nm)和红光(615 nm)发射, 分别属于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁和5D0→7F2的电偶极跃迁。
固相法 Eu3+掺杂 发射光谱 激发光谱 solid state reaction method Eu-doped emission spectrum excitation spectrum
1 华南师范大学 信息光电子科技学院, 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
2 华南师范大学 实验中心, 广东 广州 510006
以高纯Al2O3、Y2O3、Cr2O3和 CeO2 为原料, 采用固相法制备了Ce, Cr∶YAG透明陶瓷。通过XRD测试和荧光测试, 研究了0.5%Ce3+, 0.1%Cr3+掺杂的YAG透明陶瓷片的晶相结构和光学性能。结果表明:1 750 ℃烧结获得的该陶瓷片为YAG纯相, 在可见光区的透过率达到了70%以上。在430 nm的光激励下, 透明陶瓷同时表现出了Ce3+、Cr3+的特征发射峰, 在补充白光LED的红光部分方面具有一定的实际应用价值。
固相反应 透明陶瓷 Ce Ce Cr∶YAG Cr∶YAG solid state reaction method transparent ceramic