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 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 贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵阳 550025
2 贵阳学院电子与通信工程学院,贵阳 550005
利用高温固相反应法制备出Ba3Bi2-x(PO4)4∶xTb3+(x=0.05,0.1,0.15,0.3,0.4,0.5)绿色荧光粉。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、积分球式分光光度计和荧光光谱仪等对样品进行了分析。结果表明,所制备的样品均为Ba3Bi2(PO4)4纯相,Ba3Bi1.7(PO4)4∶0.3Tb3+的带隙估计值为4.21 eV。当激发光的波长为377 nm时,样品的发射光谱的波峰位于543 nm、584 nm和619 nm处,分别对应于Tb3+的5D4→7F5、5D4→7F4和5D4→7F3的能级跃迁。随着Tb3+掺杂浓度的增加,样品的发光强度先增强后减弱,当x=0.3时,发光强度最大。计算表明最近邻离子在Ba3Bi2-x(PO4)4∶xTb3+荧光粉的浓度猝灭中起主要作用。随着测试温度的升高,发光强度变化不大,表明样品具有优异的热稳定性能。CIE色坐标图表明所制备的样品可以被紫外光有效激发而发出绿光。
硅铋石结构磷酸盐 高温固相反应法 绿色荧光粉 稀土掺杂 光致发光 能级跃迁 热稳定性 Ba3Bi2-x(PO4)4∶xTb3+ Ba3Bi2-x(PO4)4∶xTb3+ eulytite type phosphate high-temperature solid phase reaction method green phosphor rare earth doping photoluminescence energy level transition thermal 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。
昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093
采用固相反应法制备了不同烧结温度(950~1 180 ℃)、烧结时间、烧结次数共7种工艺的Sr3YCo4O10.5+δ多晶块材, 通过热分析、XRD、SEM确定了有序化相变和最佳烧结工艺(1 180 ℃/24 h+1 180 ℃/24 h), 并研究了多晶的电磁性能。结果表明, 964 ℃完全晶化的四方相Sr3YCo4O10.5在1 042 ℃吸氧(δ)完成有序化, 生成Sr3YCo4O10.5+δ, 而1 100 ℃和1 180 ℃烧结的样品均出现(103)、(215)超结构峰, 验证了其结构的有序性。块材均呈半导体电输运行为, 二次烧结晶格完整性提高, 晶粒长大, 300 K时电阻率仅为0.06 Ω·cm, 居里温度(Tc)~335 K, 零场冷曲线(ZFC)上的Hopkinson峰源于低温时被冻结的磁矩随温度升高转向磁场方向, 磁化强度在298 K达到最大, 随后受热扰动的影响减小。室温铁磁性源于有序结构导致的中自旋或高自旋态Co3+的eg轨道有序。
Sr3YCo4O10.5+δ多晶 固相反应法 磁性能 Hopkinson峰 室温铁磁性 Sr3YCo4O10.5+δ polycrystal solid state reaction magnetic property Hopkinson peak room temperature ferromagnetism
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所), 江苏 南京210042
3 中国科学院大学, 北京 100049)
通过457 nm和915 nm连续激光器对固相反应法和溶胶-凝胶法制备的YAG: Ce, Yb荧光粉中的Yb3+近红外发光和可见上转换发光能量转移机制进行了研究。两种激发下, 溶胶-凝胶法样品的近红外发光猝灭浓度均在5%左右, 发光强度变化曲线趋势相近; 固相反应法产物, 915 nm直接激发猝灭浓度为5%左右, 457 nm间接激发猝灭浓度为10%左右, 说明固相反应法掺杂离子分布更不均匀。样品中存在来自Yb3+到杂质离子间能量传递和Yb3+-Yb3+离子对的两种上转换发光; 固相反应法产物Yb3+-Yb3+离子对协同发光强于溶胶-凝胶法产物, 说明Yb3+离子簇集现象较为明显, 可能降低此类材料的实际近红外转换效率。
发光材料 YAG: Ce, Yb荧光粉 固相反应法 溶胶-凝胶法 离子簇集 luminescent material YAG:Ce, Yb phosphor solid-state reaction sol-gel method ion clustering 红外与激光工程
2019, 48(5): 0521004
1 南昌大学 前湖学院, 江西 南昌 330001
2 南昌大学 材料科学与工程学院, 江西 南昌 330001
3 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
以BaCO3、SiO2、Eu2O3为原料在还原气氛下采用高温固相法制备了Ba3SiO5∶Eu荧光粉体。 实验结果表明, 制备Ba3SiO5的最佳工艺条件是Ba/Si比为3, 1 200 ℃保温4 h。光谱分析表明, Ba3SiO5∶Eu荧光粉在254,365,410 nm激发下发射主峰为566 nm(Eu2+的4fn－15d→4fn)宽带发射, 量子效率分别为70%、50%、10%, 荧光寿命为百纳秒级；以566 nm为监视波长测得激发谱为主峰在250~450 nm范围内的宽带发射, 主峰为360 nm, 且在410 nm出现小峰； Eu离子最佳掺杂浓度为5%, 由发光强度随掺杂离子浓度变化曲线, 可以得出Ba3SiO5中Eu离子能量传递是基于电四级-电四级作用。
硅酸钡盐 铕离子 高温固相反应法 光谱分析 能量传递 barium silicate cesium ions high temperature solid-state method photoluminescent spectra energy transfer
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
3 南昌大学 前湖学院, 江西 南昌 330001
以Gd2O3、SiO、稀土氧化物为原料采用高温固相法制备了Gd2(1-x)SiO5∶2xRE荧光粉体。X射线衍射分析结果表明Gd/Si配比为1.9, BaF2助熔剂用量为5‰, 煅烧条件为1 500 ℃保温3 h得到结晶良好的Gd2SiO5及Gd2SiO5∶RE粉体。光谱分析表明, Gd2SiO5∶Eu荧光粉末激发波段为250~470 nm, 而Gd2SiO5∶Tb为250~320 nm; 前者发射主峰为620 nm(与Eu3+的5D0→7F2对应), 后者为548 nm(与Tb3+的5D4→7F5对应); Eu3+和Tb3+的最佳掺杂量为7%。fa(E) 和发射带fe(E)交叠越大, 则电偶极-电偶极作用机制的跃迁几率越高, Gd3+-Tb3+能带交叠程度大于Gd3+-Eu3+, Tb3+的量子效率要高于Eu3+。
硅酸钆盐 光谱分析 能量传递 高温固相反应法 gadolinium silicate photoluminescent spectra energy transfer high temperature solid-state method
1 大连大学, 辽宁省生物有机化学重点实验室, 辽宁 大连116622
2 内蒙古师范大学化学与环境科学学院, 内蒙古 呼和浩特010022
利用固相反应法制备了EuVO4样品, 利用X射线衍射, 傅里叶红外光谱, 激发光谱与发射光谱等测试手段对其粉末的晶型、 结构、 发光性质进行了研究。 XRD结果表明, 随着反应温度的升高, V2O5和Eu2O3在600 ℃左右开始反应, 700 ℃左右反应基本完成, 生成物属四方晶系, 与EuVO4标准图谱一致, 说明固相反应主产物是EuVO4； 红外光谱证明, VO键的伸缩振动变弱, 并向低波数移动, O—V—O的反对称伸缩振动明显增强； 激发光谱的主要变化是Eu—O电荷迁移带随着反应温度的升高而消失, 产生出强度很强的323 nm处的7F0—5H3跃迁； 发射光谱结果表明, 随着V2O5和Eu2O3向EuVO4转变, 最佳激发波长也由275 nm逐渐向323 nm移动, 同时出现了467, 592和616 nm处的发射峰。 它们分别归属于VO3-4的蓝色发射、 Eu3+的磁偶极跃迁和电偶极跃迁, 实现了同一物质同时产生蓝色荧光和红色荧光, 而且VO3-4-对Eu3+的发光有较好的促进作用。
固相反应法 发光性质 Solid state reaction EuVO4 EuVO4 Luminescence properties
利用固相反应法制备Zn0.9Co0.1O三维体材料,在不同的烧结温度下,应用单因素实验法对相同的配比成分样品进行处理,并对样品进行性能测试,寻找出最佳反应温度,为下一步沉积ZnO掺Co薄膜提供良好的靶材。分别对Zn0.9Co0.1O材料进行了X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)图谱和光致发光谱(PL)等进行了测试和分析。实验结果表明,烧结温度制约CO2+掺入ZnO晶格,并取代Zn2+的位置而不影响ZnO结构,在1200℃时制备的材料保持了纤锌矿结构,从拉曼光谱中也看到CO2+的声子结构特征明显,并且出现Co离子进入ZnO晶格使得带隙变窄的光学现象。
材料 稀磁半导体 固相反应法 X射线衍射 Raman光谱 光致发光
