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2017年 第46卷 第9期
刊出日期：2017-09-15

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Cr,Nd:GSAG晶体生长、光谱及LD泵浦激光性能研究

许晋瑞;张庆礼;彭方;王小飞;窦仁勤;罗健乔;孙贵花;丁守军;孙敦陆

2017, 46(9):  1653-1659. 

摘要 ( 20 )   PDF (1221KB) ( 31 )  

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Cr,Nd:GSAG是一种性能优良的激光晶体,但是关于它的LD泵浦激光性能的研究很少.用提拉法生长了Cr,Nd:GSAG晶体,测定了它的化学成分、结构,初步测试了它的激光性能.晶体的(111)面X射线摇摆曲线半高全宽为0.055°.采用Rietveld方法精修X射线粉末衍射谱得到了Cr,Nd:GSAG晶体的原子结构参数、温度因子等.Cr,Nd:GSAG的最强吸收峰位于808.6nm处,吸收截面为3.38×10-20cm2.808nm光激发下,Cr,Nd:GSAG的最强发射峰位于1060nm,发射截面为6.04×10-20cm2,并测得激光上能级4F3/2的荧光寿命为274μs.利用808nm连续波LD泵浦实现了1060nm的激光输出,在输入功率为8.88W时,最大输出功率为0.513W,斜效率为6.73;,光-光转换效率为5.78;.此外还讨论了Cr,Nd:GSAG晶体中的Cr3+与Nd3+之间的能量传递机理.

Nd3+:α~NaYF4单晶体的生长与光谱特性

张健;夏海平;江东升;王成;冯治刚;江浩川;陈宝玖

2017, 46(9):  1660-1664. 

摘要 ( 11 )   PDF (1088KB) ( 55 )  

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以KF为助熔剂,初始原料按照NaF:KF:YF3:NdF3=30:18:47:5的摩尔比例,采用助熔剂-坩埚下降法成功生长出了优质块体Nd3+掺杂α~NaYF4单晶体.XRD图谱表明,引入少量钕离子没有改变单晶体的立方相结构.测定了钕离子在晶体中的实际掺杂浓度为3.15mol;,相比初始掺杂浓度偏小,说明在单晶体中稀土离子存在着分凝现象.根据吸收图谱,在800nm处具有最强吸收峰,最大吸收系数α和吸收跃迁截面σabs分别为0.91cm-1和0.138×10-20cm2.在800nm激光激发下,发射光谱在800~1500nm范围内有三个峰,由4F3/2能级跃迁到4I11/2能级所产生位于1052nm处的峰值最强,测得荧光寿命为35μs.掺钕氟化钇钠晶体的光学特性表明它在中红外激光领域具有潜在的应用价值.

O、Se和Te掺杂对单层MoS2电子能带结构和光学性质的影响

张耀予;肖岗;王鹤;林一歆

2017, 46(9):  1665-1671. 

摘要 ( 32 )   PDF (1529KB) ( 37 )  

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利用密度泛函理论第一性原理,计算了本征单层MoS2以及O、Se和Te掺杂单层MoS2的结构参数、能带结构、氧化还原电势、态密度、光吸收特性和光催化潜力.结果表明,本征和掺杂单层MoS2的晶胞参数、键长随原子半径的增大而增大,键角随原子半径的增大而减小.掺杂后禁带宽度变小,导电性增强.本征和掺杂的单层MoS2的导带底电位负于水解制氢反应的还原势,其价带顶电位正于水解制氢反应的氧化势,均具有光催化水解制氢的潜力.但是,本征和O掺杂,由于价带顶与导带底电位相应于水的氧化还原势和电子空穴需求量均存在不平衡,使其光解水性能不理想.然而,Se和Te掺杂可以平衡其还原与氧化能力,改善单层MoS2的光催化的性能,其中Se掺杂改善效果最为明显.同时,掺杂后的单层MoS2对可见光吸收效率增强.此研究有助于筛选合适的单层MoS2掺杂元素,提高单层MoS2材料的光催化水解制氢性能.

MgAl2O4:Cr3+单晶光纤生长与荧光温度特性研究

余露;叶林华;包仁杰;张献伟;王立刚

2017, 46(9):  1672-1677. 

摘要 ( 30 )   PDF (1139KB) ( 34 )  

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采用激光加热基座法制备了0.5at;Cr3+掺杂镁铝尖晶石单晶光纤.通过XRD、荧光光谱、荧光寿命测试对所制备的单晶光纤的晶相、荧光温度特性进行了实验研究,结果表明所制备的MgAl2O4:Cr3+单晶光纤的主晶相为MgAl2O4晶相,镁铝尖晶石晶相结构并没有因Cr3+掺入而发生改变,在405nmLED激发下,随着温度升高MgAl2O4:Cr3+单晶光纤荧光强度下降,尤其是2E→4A2能级跃迁产生的荧光强度下降明显,同时随着温度的升高,MgAl2O4:Cr3+单晶光纤的荧光寿命随温度单调下降,系统荧光寿命从室温293K的7.74ms下降到723K的0.5ms左右.由于其相对较长的荧光寿命,MgAl2O4:Cr3+单晶光纤非常适合作为荧光温度敏感材料应用于荧光寿命型光纤温度传感器.

无约束二次物理气相法CdSe单晶体的生长研究

熊祝韵;曾体贤;张敏;陈太红;黄飞;杨辉

2017, 46(9):  1678-1682. 

摘要 ( 11 )   PDF (1274KB) ( 28 )  

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在物理气相法的基础上,通过无约束二次气相输运法生长出具有自然显露面的尺寸约为6mm×7mm×2mmCdSe晶体.对生长晶体的结构、成分和形貌进行表征,测试发现:XRD粉末衍射图谱强度高无杂峰,CdSe晶体的3个自然显露面分别是(100)、(002)和(110)面,回摆曲线半峰宽度较小;ICP-MS结果显示样品中杂质含量有效降低;红外透过率测试结果显示无约束二次气相法生长的CdSe晶体红外透过率高;SEM观测发现其解理面呈阶梯状且台阶方向一致.结果表明,采用无约束二次气相法生长的CdSe晶体结晶质量较好,纯度高,红外透过率高,并根据BFDH模型分析CdSe晶体自然显露面出现的原因.

β-Ga2O3薄膜掺杂工艺及性能研究进展

张浩;邓金祥;白志英;潘志伟;孔乐

2017, 46(9):  1683-1690. 

摘要 ( 38 )   PDF (1177KB) ( 52 )  

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β-Ga2O3薄膜因其禁带宽度大,稳定性高,生产成本低等优势,被认为是在光电探测器、发光器件等领域非常有前景的材料之一.但β-Ga2O3较低的导电率限制了其在某些领域的应用,通过掺杂技术改进β-Ga2O3薄膜在光学和电学的性能吸引了大量科研者的目光.本文介绍了几种常用的掺杂手段及掺杂对β-Ga2O3薄膜结构和光电特性的影响,并对以后的研究工作进行了展望.

Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒的合成及荧光性能研究

庾名槐;王广盛;叶帅;宋军;屈军乐

2017, 46(9):  1691-1696. 

摘要 ( 17 )   PDF (1881KB) ( 34 )  

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采用热分解法制备多种核壳结构的Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒,并对制备的上转换纳米颗粒的形貌、晶相以及发光特性进行研究.在980nm激发光激发下,与单核的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;纳米颗粒相比,核壳结构的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2上转换纳米颗粒荧光强度提高了5倍.把Yb3+/Nd3+共掺的四方相NaYF4层包覆在Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2纳米颗粒上,我们实现了Na3ZrF7@CaF2@NaYF4纳米颗粒在808nm激发下较强的上转换红光发射,发射光的红绿比在10左右,并对其发光机制作出了解释.

Sm3+掺杂天然钠长石(NaAlSi3O8)荧光粉的发光性质研究

海热古·吐逊;吐沙姑·阿不都吾甫;美合日古丽·麦麦提;艾尔肯·斯地克

2017, 46(9):  1697-1702. 

摘要 ( 31 )   PDF (1212KB) ( 30 )  

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采用高温固相法以天然钠长石为基质,Sm3+为激活剂,制备了Sm3+掺杂天然钠长石的光致发光材料.用X射线衍射(XRD)研究了掺杂Sm3+离子对天然钠长石结构进行研究.在室温下测量了光致发光谱并找出了稀土离子的最佳掺杂浓度.样品在402nm激发下有很强的发射带;与近紫外LED芯片匹配,在402nm近紫外光激发下NaAlSi3O8:Sm3+的发射光谱由4个峰组成,发射峰值分别位于569nm、601nm、648nm、713nm.随着Sm3+掺量的增加,样品发光强度先增强后减弱,当Sm3+掺量为0.06mol时发光强度达到最大,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.分析了不同Sm3+掺杂浓度样品的荧光衰减时间.NaAlSi3O8:Sm3+的色坐标基本不变,位于橙红色区域.

L-天门冬氨酸对三水碳酸镁晶体合成的影响研究

闫平科;白扬;孙得智;魏浩然;高玉娟;张旭

2017, 46(9):  1703-1708. 

摘要 ( 13 )   PDF (2805KB) ( 24 )  

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依据仿生合成的原理,选择无水MgCl2和无水Na2CO3作为反应原料,通过L-天门冬氨酸和五种无机表面活性剂分别对晶体生长进行调控,应用XRD、SEM对晶体的物相组成以及形貌结构进行表征.试验结果表明当表面活性剂为L-天门冬氨酸时,晶体生长效果最佳.又通过以L-天门冬氨酸添加量和体系pH值为参数变量进行研究,结果表明L-天门冬氨酸质量分数为0.15;,体系pH为9.5为最佳条件,有毫米级束状三水碳酸镁晶体的生成,并对L-天门冬氨酸在仿生合成三水碳酸镁过程中的作用机理进行了初步探讨.

石墨衬底上铝诱导法制备多晶硅薄膜

魏立帅;陈诺夫;张航;王从杰;贺凯;白一鸣;陈吉堃

2017, 46(9):  1709-1713. 

摘要 ( 11 )   PDF (975KB) ( 25 )  

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利用磁控溅射技术在石墨衬底上制备了石墨/a-Si/Al和石墨/Al/a-Si叠层结构,采用常规退火(CTA)和快速热退火(RTA)对样品进行退火,系统研究了不同退火条件对多晶硅薄膜制备的影响.利用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman)对制备的多晶硅薄膜进行表征,并利用谢乐公式计算了晶粒尺寸,结果表明制备的多晶硅薄膜具有高度(111)择优取向,结晶质量良好,利于后续外延制作多晶硅厚膜电池.基于实验结果,建立了铝诱导晶化模型,很好的解释了实验现象.

衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响

杨天琦;李翠平;曹菲菲

2017, 46(9):  1714-1719. 

摘要 ( 12 )   PDF (1844KB) ( 27 )  

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采用射频磁控溅射法,在不同的衬底温度下制备了钽(Ta)掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜,采用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致发光(PL)光谱研究了衬底温度对制备的Ta掺杂ZnO薄膜的组分、微观结构、形貌和光学特性的影响.EDS的检测结果表明,Ta元素成功掺入到了ZnO薄膜;XRD图谱表明,掺入的Ta杂质是替代式杂质,没有破坏ZnO的六方晶格结构,随着衬底温度的升高,(002)衍射峰的强度先增大后降低,在400℃时达到最大;SEM测试表明当衬底温度较高时(400℃和500℃),Ta掺杂ZnO薄膜的晶粒明显变大;紫外-可见透过光谱显示,在可见光范围,Ta掺杂ZnO薄膜的平均透光率均高于80;,衬底不加热时制备的Ta掺杂ZnO的透光率最高;制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度范围为3.34~3.37eV,衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度最小,为3.34eV.PL光谱表明衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜中缺陷较多,这也是造成薄膜禁带宽度变小的原因.

硫化温度-时间曲线对铜锌锡硫薄膜性能的影响

李琦;蒋志;杨剑;杨敏;陆熠磊;刘思佳;徐信;王书荣

2017, 46(9):  1720-1727. 

摘要 ( 8 )   PDF (1811KB) ( 24 )  

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采用溅射法制备含硫预制层,硫化时采用不同的升温速率对经过合金处理的含硫预制层进行退火硫化.通过表征薄膜的表面粗糙度,致密性,均匀性来研究硫化时升温速率对薄膜表面形貌的影响.结果表明当升温速率变慢时,薄膜中的CZTS颗粒逐渐增大,虽然较大的颗粒能减少单位面积内的晶界,但是薄膜的表面粗糙度却随颗粒尺寸的增大而逐渐下降.通过对薄膜的元素组分、晶体结构、相成分进行了检测,确定出薄膜的成分为贫铜富锌的单相锌黄锡矿.再通过测量相应的没有Mo层的CZTS薄膜样品的光电特性来间接的反映拥有Mo层的CZTS薄膜的光电特性.最终制备出结构为SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/AZO/Ni/Al-grid的CZTS薄膜太阳电池,其中转换效率最高的电池为3.60;.

球形Cu2O修饰Bi2WO6层状微球的制备及其光催化制取氢气和烷烃的研究

郑先君;赵梦;李翠玲;陈萍萍;魏丽芳;王焕新

2017, 46(9):  1728-1734. 

摘要 ( 7 )   PDF (1634KB) ( 27 )  

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采用水热法制备了Bi2WO6层状微球,通过还原沉淀法在Bi2WO6层状微球内部薄片表面修饰纳米球形Cu2O而制备Cu2O/Bi2WO6复合催化剂.利用X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-visDRS)、荧光光谱(PL)等对复合光催化剂的晶体结构、形貌、光响应性能等进行表征.在Cu2O/Bi2WO6中,100nm左右Cu2O不均匀地附着在1.5μmBi2WO6层状微球的内部的纳米薄片上.通过Cu2O的复合,可以显著提高Cu2O/Bi2WO6对紫外-可见光谱的吸收能力、光生电子-空穴对的分离效率及光催化活性.以丙酸为电子供体,考察了紫外光照射下Cu2O/Bi2WO6分解水制备氢气和烷烃的性能,结果表明:5wt;Cu2O/Bi2WO6的光催化产生氢气和烷烃的性能最佳.

La3+掺杂Ca1-xLaxCu3Ti4O12陶瓷的制备及性能研究

李旺;罗哲;唐鹿;薛飞;郭鹏

2017, 46(9):  1735-1739. 

摘要 ( 10 )   PDF (1344KB) ( 28 )  

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采用固相反应法制备了La3+掺杂的CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,研究了La3+掺杂量对Ca1-xLaxCu3Ti4O12(x=0;,1;,3;,5;,7;)陶瓷物相结构、微观形貌和介电性能影响,对La3+掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析.结果表明:x为3;时,开始出现杂相;x高于5;时,陶瓷晶粒开始细化;La3+掺杂可以显著提高CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数,同时介电损耗在高频段也相应降低,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升.

羟基磷灰石的合成及应用研究进展

程宏飞;孙义高;安帅;乔军杰

2017, 46(9):  1740-1747. 

摘要 ( 11 )   PDF (803KB) ( 32 )  

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羟基磷灰石不仅具有较好的稳定性、生物活性和生物相容性,还具有良好的骨传导作用、生物可分解及诱导骨形成的能力,是人体骨损伤时性能优良且近于理想的骨修复及替代材料.但由于其强度低、韧性差、不易成型等自身力学性能的制约,目前尚未得到广泛应用.制备综合性能优越的羟基磷灰石及其更加理想的复合材料已成为近年来研究的重心和热点.笔者根据羟基磷灰石的研究现状,综述了羟基磷灰石的起源与发展、制备方法、应用及发展前景.重点剖析了由水热法到仿生法发展过程中多种制备方法的优缺点,并进一步探讨了由致密到多孔、由单一到复合、甚至多相复合的应用发展历程和精确控制其复合材料的微观结构与骨材料结构的相似度,研究合成新型仿生骨来达到临床使用要求的发展前景.

爆轰法合成超小TiO2的光催化性能分析

赵铁军;李晓杰;王洋;闫鸿浩

2017, 46(9):  1748-1754. 

摘要 ( 15 )   PDF (2016KB) ( 27 )  

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颗粒尺寸是影响TiO2光催化活性的重要因素,颗粒越小其光催化效率越高.在密闭的反应釜内引爆用含钛前驱体、硝酸铵、黑索金与一定量的聚苯乙烯小球制备的浆状混合炸药制备了超小的TiO2纳米颗粒.研究了炸药配比对TiO2的形貌、分散性、颗粒尺寸的影响,并通过降解甲基橙溶液表征超小TiO2的光催化性能.结果发现:制备的TiO2由金红石相与锐钛矿相组成,大部分颗粒呈球形或不规则四边形,尺寸在10nm左右,少量颗粒尺寸大于20nm,结晶度较好.炸药配比对TiO2的结晶度、颗粒大小、分散性等有较大影响.TiO2的禁带宽度在2.8eV左右,低于锐钛矿相与金红石相的禁带宽度,能够提高太阳光的利用率.爆轰制备的超小TiO2催化降解甲基橙溶液50min时,甲基橙的降解率为30;,明显高于爆轰法制备的颗粒较大的TiO2与铜粒子掺杂的纳米TiO2的光催化速率,光催化性能得到明显提高.

钨基陶瓷结晶釉的快速结晶制备及其光催化性能探索

黄剑锋;汪庆刚;刘一军;潘利敏;同继峰;李嘉胤;黄玲艳

2017, 46(9):  1755-1758. 

摘要 ( 6 )   PDF (1495KB) ( 29 )  

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本文通过对钨基陶瓷结晶釉材料进行了快速结晶制备,所得釉层晶相为WOP2O7结构.通过扫描电镜分析发现其表面具有显著地结晶化特征形貌,进一步结合EDS能谱分析发现其表面形貌有钨基结晶釉相和底釉相两种结构构成.在光催化性能探索中发现该釉层材料在紫外可见光照射下展现出一定的催化降解罗丹明B溶液的能力,为陶瓷结晶釉材料的功能化价值提升提供了参考.

Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光材料的制备与光致发光研究

王利娟;杨晓占;马诗章;吴佳平

2017, 46(9):  1759-1761. 

摘要 ( 15 )   PDF (1126KB) ( 32 )  

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采用高温固相法成功合成了Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光粉.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和光谱技术,分别研究了Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光粉的晶体结构,表面形貌和光致发光谱.研究结果表明:所合成Sr3Lu(PO4)3:Pr3+荧光粉具有立方的I43d空间对称结构,其表面具有不规则的颗粒形貌,光致激发波长为444nm,发射波长为610nm,所发光为红色光,当掺杂浓度为1;的时发光效果最好.

温度对CIGS太阳电池输出特性的影响

刘芳芳;王赫;张毅;周志强

2017, 46(9):  1762-1766. 

摘要 ( 12 )   PDF (994KB) ( 37 )  

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温度特性是太阳电池的一个重要特征,本文研究了Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜太阳电池的输出特性随温度变化(120~260K))的规律.发现,随着温度升高,开路电压Voc明显降低,温度系数为-1.08mV/K,短路电流Isc小幅升高,温度系数为0.01401mA/K.这是因为:随着温度上升,禁带宽度下降,暗电流增加,造成开路电压的降低;更多的光生载流子被激发,串联电阻有所下降,使得短路电流增加.两者共同作用,电池效率有所下降.

CeO2掺杂KNN-LiNbO3无铅压电陶瓷的压电与介电性能研究

李震宇;甘国友;徐腾威;郭根生;杜景红;张家敏;严继康;易健宏

2017, 46(9):  1767-1772. 

摘要 ( 11 )   PDF (1648KB) ( 28 )  

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采用传统固相烧结法制备了0.98K0.5Na0.5NbO3-0.02LiNbO3-xCeO2(0.98KNN-0.02LN+xCeO2)无铅压电陶瓷.研究了不同CeO2掺杂含量(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04)对0.98KNN-0.02LN陶瓷显微结构和电学性能的影响.研究结果表明:当CeO2掺杂含量从x=0.00到x=0.01和从x=0.02到x=0.03时,样品出现了正交-四方相转变.当x=0.00和x=0.02时,样品都处于正交与四方两相共存状态.CeO2少量掺杂时Ce4+完全进入晶格,表现为"受主"掺杂的特性;而大量CeO2掺杂时,有杂相的生成,主要起到烧结助剂的作用.样品在1080℃下烧结,当掺杂含量为x=0.02时取得最佳的综合性能:d33=104pC/N,Qm=2201,kp=0.24423,εr=804.2,tanδ=8.748;.

Y,Zr,Nb掺杂对单层MoS2电子结构的影响

刘远全

2017, 46(9):  1773-1777. 

摘要 ( 15 )   PDF (1442KB) ( 29 )  

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本文基于第一性原理的方法研究了Y、Zr、Nb在Mo位掺杂单层MoS2的能带结构和态密度.研究发现:Y、Zr、Nb三种杂质在Mo位掺杂使杂质原子附近的键长发生畸变,畸变最大的是Y掺杂体系;Y、Zr、Nb的掺杂改变了单层MoS2能能带结构,使掺杂体系向导体转变;对于Y、Zr、Nb共掺杂体系,Y、Zr共掺杂增强了单层MoS2导电性能;Y、Nb共掺杂单层MoS2的费米能级穿过杂质能级,此处的能级处于半满状态,容易成为电子的俘获中心;Zr、Nb共掺杂体系的禁带中出现了多条杂质能级,同时导带能量上移;Y、Zr、Nb共掺杂可以很大程度改变单层MoS2材料的电子结构.

Zn掺杂纤锌矿CdSe电子结构和光学性质的第一性原理研究

王霏宇;曾体贤;安辛友;杨辉;张敏;陈太红;宋婷婷

2017, 46(9):  1778-1785. 

摘要 ( 11 )   PDF (1366KB) ( 31 )  

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采用密度泛函理论中的广义梯度近似平面波超软赝势方法,计算研究了不同浓度Zn原子掺杂纤锌矿结构CdSe的电子与光学性质.结果显示:随着Zn掺杂浓度的升高,纤锌矿Cd1-xZnxSe的体积在减小,形成能降低,掺杂越容易,稳定性变高;Zn掺杂引起导带底向高能方向移动,禁带宽度逐渐增加;掺杂后形成的Zn-Se键具有更大的密立根重叠布居数,表现出更强的共价性;体系的直接带隙宽度增加,导致光电子跃迁峰向高能方向发生蓝移;在紫外光区9.75eV左右,掺杂体系的吸收强度达到最大,能量损失最小.

溶胶-凝胶自燃烧法制备Ba(NiMg)0.2AlxFe11.4-xO19的结构与磁性能

常靖宇;孔迪;马振振;刘先松;李明玲

2017, 46(9):  1786-1790. 

摘要 ( 7 )   PDF (1301KB) ( 30 )  

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以柠檬酸为络合剂,利用溶胶-凝胶自燃烧法制备了Ni、Mg、Al掺杂的M型钡铁氧体粉体(Ba(NiMg)0.2AlxFe11.4-xO19,x=0~0.4),利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、综合物性测量系统等对样品结构与室温磁性能进行研究.结果表明,样品的物相组成与Al掺杂量有密切关系,当Al掺杂量x超过0.2时,产物中出现杂相α-Fe2O3,且杂相α-Fe2O3的含量随x值的增大而增加.在10kOe的外加磁场下,样品的饱和磁化强度(Ms)随x值的增大而降低,矫顽力(Hc)则随x值的增大先增大后减小,当x=0.2时,矫顽力达到最大值5644Oe,对应的饱和磁化强度为46emu/g.

Mg掺杂对CaMnO3基热电氧化物电子结构及电性能的影响研究

陈湘;任一新;张飞鹏;杨欢;张久兴;张忻

2017, 46(9):  1791-1797. 

摘要 ( 11 )   PDF (1308KB) ( 31 )  

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采用超软赝势密度泛函理论计算的方法研究了Mg掺杂Ca位CaMnO3基复合氧化物的能带结构、电子态密度和电荷分布状况,在此基础上分析了Mg掺杂氧化物的电性能.结果表明,Mg掺杂CaMnO3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756eV减小到0.734eV.CaMnO3氧化物和Mg掺杂CaMnO3氧化物的自旋态密度曲线极值点均位于为-0.8eV附近.Mg掺杂CaMnO3氧化物中Mn原子对体系费米面态密度的贡献有所减小,O原子和Ca原子对体系费米面态密度的贡献有所增大.Mg原子比Ca原子具有更强的释放电子的能力,Mg掺杂对于CaMnO3氧化物属于电子型掺杂.Mg掺杂CaMnO3氧化物导电性能增强,电性能提高.

C3N4-CaTi2O4(OH)2复合粉体的溶剂热制备及光催化性能

董伟霞;包启富;严常青;邱柏欣;章丝丝

2017, 46(9):  1798-1802. 

摘要 ( 8 )   PDF (1435KB) ( 25 )  

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利用无水氯化钙-钛酸四正丁酯-无水乙醇体系,通过加入一定摩尔配比的C3N4粉体用溶剂热法制备了C3N4-CaTi2O4(OH)2复合材料粉体.利用X射线衍射(XRD),比表面积(BET)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构进行检测分析,并利用紫外-可见吸收光度计分析了样品对光的吸收特性,研究不同摩尔配比的C3N4粉体复合量对CaTi2O4(OH)2样品的物相结构、微观形貌以及其光催化性能的影响,并考察了不同光源对所制备样品性能的影响.实验结果表明:C3N4粉体的引入显著提高了CaTi2O4(OH)2样品的光催化活性,且当CaTi2O4(OH)2:C3N4物质的量之比为1:0.75时,复合样品的光催化降解率在250nm光源照射下K可达到最大值0.02338min-1.

Mn掺杂半金属铁磁体Fe2Si电磁特性的第一性原理计算

李瑞杰;杨吟野;岑伟富;吕林;谢泉

2017, 46(9):  1803-1808. 

摘要 ( 19 )   PDF (1863KB) ( 25 )  

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采用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了不同比例Mn掺杂Fe2-xMnxSi体系的电子结构和磁学特性,分析了不同比例Mn掺杂对Fe2-xMnxSi体系电磁特性的影响.计算结果表明:不同比例Mn掺杂Fe2-xMnxSi体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,未掺杂Fe2Si的半金属隙为0.164eV;掺杂比例为8.3;时,自旋向下部分转变为L间的直接带隙半导体,Fe2-xMnxSi(x=0.17)体系呈现半金属特性;掺杂比例为12.5;时,自旋向下部分转变为A间的直接带隙半导体,Fe2-xMnxSi(x=0.25)体系呈现半金属特性;掺杂比例为25;时,自旋向下部分的带隙值接近于0,Fe2-xMnxSi(x=0.5)体系呈现金属特性.Mn掺杂使Fe2-xMnxSi体系的能带结构和电子态密度向低能方向移动,费米能级落入自旋向下的禁带之中,使得自旋极化率达到100;.Fe2-xMnxSi体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.

镁合金表面制备Al2O3/Ni复合涂层抗腐蚀性的研究

范烨力;王伟

2017, 46(9):  1809-1813. 

摘要 ( 16 )   PDF (2557KB) ( 28 )  

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为了改善镁合金的抗腐蚀性,用电泳沉积法在AZ91D镁合金表面沉积两种不同比例的Al2O3/Ni复合涂层.在干燥器皿中放置12h后,放入真空烧结炉中,在300℃下保温4h.通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪对涂层的形貌,物相和微观结构进行分析;将试样浸泡在3.5wt;的NaCl溶液中,通过电化学极化曲线和阻抗谱对涂层的抗腐蚀性进行测试.结果显示,与纯Al2O3涂层相比,Al2O3/Ni复合涂层由于添加了Ni,涂层孔隙率降低,同时降低了涂层与基底热膨胀系数的不匹配程度,提高了结合强度.在四种不同比例的涂层中,Al2O3与Ni质量比为1:3的复合涂层,表面结构更加均匀致密化,涂层的抗腐蚀性能最好.

聚丙烯腈改性二氧化钛光催化过程的机理探究

张杰

2017, 46(9):  1814-1817. 

摘要 ( 10 )   PDF (840KB) ( 26 )  

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通过在光催化过程中加入空穴捕捉剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA),自由基捕捉剂叔丁醇(t-BuOH)探讨了二氧化钛光催化降解的机理.实验结果表明,空穴是光催化降解过程中重要的活性物质,对光催化活性起主要作用.由于复合微粒中的聚丙烯腈(PAN)能够有效地将光生电子-空穴分离,并降低了电子-空穴复合的机会,所以复合微粒的光催化活性较之纯TiO2有了明显的提高.

SiCf/SiC复合材料表面梯度抗氧化SiC涂层研究

霍艳丽;崔艳玲;刘海林;胡传奇;黄小婷;陈玉峰;唐婕

2017, 46(9):  1818-1822. 

摘要 ( 21 )   PDF (1770KB) ( 23 )  

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SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(简称SiCf/SiC复合材料)具有低密度、高温稳定性、抗氧化性、高耐腐蚀性等特点,在航天及航空发动机热结构部件及核聚变反应堆炉第一壁结构等方面有巨大的潜在用途.目前受工艺条件制约,SiCf/SiC复合材料中用来增强的SiC纤维纯度不高,C/Si原子比大于1.3,而采用传统先驱体浸渍裂解工艺(简称PIP)制备的基体材料除了纯度不高外,还含有孔隙和缺陷,不能满足高温氧化环境中服役要求.本文通过化学气相沉积工艺(CVD)在SiCf/SiC复合材料表面制备出一种高纯、低缺陷、耐高温、低氧扩散系数且与基体材料具有良好匹配性的SiC抗氧化梯度涂层,通过SEM分析基体与膜层的结合情况及涂层的微观形貌,通过XRD考察涂层的梯度组份及氧化前后涂层成份变化,进而探讨梯度涂层抗氧化机理.

黄金电铸层硬度的影响因素探讨

郑利珊;袁心强;雷婷;王成博

2017, 46(9):  1823-1827. 

摘要 ( 7 )   PDF (2200KB) ( 25 )  

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利用X射线光谱仪、扫描电子显微镜以及显微维氏硬度计对电沉积黄金样品进行了分析测试,发现不同电沉积样品其维氏硬度值不同.将不同电沉积样品的晶粒大小、织构系数以及显微维氏硬度值进行了对比,发现当电沉积黄金晶粒小到纳米级时,会出现反常Hall-Petch效应;显微维氏硬度值高的样品(111)晶面具有强的择优取向,硬度最高的电沉积黄金样品可以达到117.0HV0.2,其(111)晶面的织构系数可以达到70.59;.且织构系数高的样品在扫描显微镜下观察到表面平整度更高.因此,电沉积工艺中可以通过添加剂的使用,来控制晶粒的择优取向,从而得到硬度更高、表面平整度更好的样品.

不同硅源原位合成莫来石及其性能

胡其国;顾幸勇;董伟霞;罗婷

2017, 46(9):  1828-1832. 

摘要 ( 9 )   PDF (1351KB) ( 30 )  

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分别选用煤矸石、粉煤灰、黄沙、苏州土为硅源,工业氢氧化铝为铝源,氟化铝和五氧化二钒为添加剂,通过固相反应法原位合成了具有莫来石晶相的样品.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样的物相结构和微观形貌进行了分析,研究了在不同的硅源下制备的试样性能及其结构的特征变化.结果表明:利用苏州土作为硅源能够合成具有针状形貌的莫来石晶相,分别以煤矸石和黄沙作为硅源合成了具有柱状形貌的莫来石和片状形貌的氧化铝晶相,而以粉煤灰作为硅源合成的主晶相为柱状的莫来石;并分别对不同硅源制备的试样的体积密度、显气孔率以及抗折强度进行了分析,探讨了莫来石的形成机理.

磁性LDHs复合材料的制备及可见光光催化性能研究

王卫伟;于欢;姚佳良;张爱娟

2017, 46(9):  1833-1837. 

摘要 ( 12 )   PDF (1238KB) ( 27 )  

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材料复合过程组成单元间的相互作用有利于光生电子空穴对的分离,是提高材料光催化活性的一条有效途径.以Mg-Al-LDHs为主,利用直接包覆法在Fe3O4表面垂直生长生长LDHs,并引入Cu元素,得到了可见光光催化性能良好的Fe3O4/Cu-Mg-Al-LDHs复合材料.利用X-射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、红外光谱和交变梯度磁强计等测试方法研究了样品的形貌、粒径、结晶性、磁性能和元素.对比分析了单一材料、单一材料简单混合样品和Fe3O4/Cu-Mg-Al-LDHs复合材料对甲基橙光催化降解效果.实验结果表明,Fe3O4/Cu-Mg-Al-LDHs复合材料对甲基橙表现出良好的光催化效果,同时良好的磁性能有利于吸附剂的回收.

聚乙烯醇对ZnO纳米棒结构和光学性能的影响

吴克跃;蔡圣文

2017, 46(9):  1838-1841. 

摘要 ( 8 )   PDF (1325KB) ( 25 )  

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以六水硝酸锌为锌源,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,制备了纳米氧化锌(ZnO).利用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对氧化锌的晶体结构、形貌和尺寸进行了表征.利用吸收光谱对氧化锌的吸收率进行了测量.结果表明,所制备的氧化锌属于六方纤锌矿单晶结构,呈棒状结构.通过改变PVA含量,氧化锌纳米棒的长度可以从400nm到2μm可调.吸收光谱表明,随着PVA含量增加,吸收光谱发生红移.讨论了PVA作用下氧化锌纳米棒的形成机理.

Ag3PO4/ZnO复合粉体制备及其可见光催化性能

高雅;温雨廷;卢学全;司胜羽;韩成良

2017, 46(9):  1842-1845. 

摘要 ( 8 )   PDF (1287KB) ( 27 )  

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室温下,以ZnO粉体、Na2HPO4、AgNO3和聚乙烯吡咯烷酮为原料,成功制备出了系列Ag3PO4/ZnO复合粉体.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外-可见光谱仪分别对复合粉体的物相、形貌和可见光吸收性能进行了表征.研究了不同摩尔比的Ag3PO4/ZnO复合粉体的光催化性能.结果表明:当ZnO和Ag3PO4摩尔比约为1:1时,所得的Ag3PO4/ZnO复合粉体对罗丹明B染料的可见光催化效果最好,降解率达到99;.

空气中旋涂热解快速制备高化学计量比SnS2薄膜

张正国;王凯;吴珊珊;孙治安;龚波林

2017, 46(9):  1846-1850. 

摘要 ( 7 )   PDF (2101KB) ( 30 )  

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为快速制备高化学计量比的SnS2薄膜,介绍了一种简单的旋涂热解法,以SnCl4·5H2O和硫脲分别为Sn源和S源,在空气中及热解温度分别为200℃、260℃和320℃时制备了系列SnS2薄膜,这是首次使用旋涂热解法制备SnS2薄膜的尝试.采用EDS、XRD、Raman、SEM、UV-Vis等手段研究了热解温度对SnS2薄膜元素组成、晶相、形貌、光学吸收等的影响,在热解温度为260℃且仅需热解2min条件下,获得了Sn/S原子比为1/1.98的高化学计量比SnS2薄膜,该薄膜直接禁带宽度为2.50eV,非常适合作为太阳能电池窗口层.

离子液体改性白炭黑及性能表征

王兵辉;熊玉竹;吴胜学;江猛;王倩;张清坡

2017, 46(9):  1851-1857. 

摘要 ( 6 )   PDF (1468KB) ( 29 )  

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采用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO2).通过傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),热失重分析仪(TGA),扫描电镜(SEM),接触角仪,BET比表面积和孔径分析仪,对改性前后白炭黑的微观结构以及性能进行表征.结果表明,经AMI改性后,白炭黑粒子间的相互作用明显减小,团聚倾向减弱,在橡胶复合材料基体中的分散性提高.AMI改性白炭黑疏水性增强,接触角由12.7°增加到80.5°,比表面积由67.84cm2/g增加到124.28cm2/g.改性前后,白炭黑晶型结构变化不大,仍为无定形态.

商洛钒尾矿烧制轻质高强陶粒的研究

赵威;王彬宇;周春生;张国春;韩茜

2017, 46(9):  1858-1863. 

摘要 ( 9 )   PDF (3057KB) ( 27 )  

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采用80wt;商洛钒尾矿为主要原料,加入钾长石、粘土为辅助原料,以SiC为发泡剂,制备性能优异的轻质高强陶瓷颗粒.采用单因素变量分析法研究钒尾矿含量、SiC添加量、烧成温度和保温时间对陶粒结构及性能的影响.研究结果表明:随着发泡剂SiC含量的增加、烧成温度的提高和保温时间的延长,陶粒的堆积密度和筒压强度均降低,吸水率均升高.最终加入2wt;SiC为发泡剂,在1125℃下保温30min制得堆积密度631kg/m3,筒压强度9.1MPa,吸水率3.1;的轻质高强陶瓷颗粒.

烧结温度对96Al2O3陶瓷力学性能及热导率的影响

伍海东;刘伟;程利霞;刘健;谭毅成;向其军;伍尚华

2017, 46(9):  1864-1868. 

摘要 ( 8 )   PDF (1364KB) ( 28 )  

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采用CaO-MgO-SiO2为烧结助剂,采用无压烧结技术,研究了烧结温度对96Al2O3陶瓷热导率及力学性能的影响.采用阿基米德排水法、三点弯曲法、激光脉冲法、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等分析手段和设备,对烧结后陶瓷样品的密度、力学性能、热导率和微观组织结构进行了分析研究.研究结果表明:1600℃烧结的Al2O3样品的具有较好的导热性和力学性能,其热导率、密度、维氏硬度和抗弯强度分别为24.9W/(m·K),3.82g/cm3,(13.8±0.2)GPa,(362.9±26.9)MPa.

不同形态的铝对激光裂解聚硅氧烷制备SiAlCO陶瓷涂层的影响

赵吉鑫;乔玉林;薛胤昌;梁秀兵

2017, 46(9):  1869-1874. 

摘要 ( 6 )   PDF (2519KB) ( 31 )  

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采用激光裂解含Al聚硅氧烷法制备陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,分析了激光裂解含Al聚硅氧烷生成物的组成与结构.结果表明,Al元素的化学价态对激光裂解聚硅氧烷制备的涂层形貌有非常大的影响.在激光裂解含Al聚硅氧烷过程中,Al与聚硅氧烷中的C、O、Si发生反应产生新生陶瓷相,但加入Al粒子时生成晶态Al0.2Si0.8O2.2和非晶态Al2O3陶瓷相,加入异丙醇铝时生成非晶态的Al2O3和AlOx陶瓷相.新生陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面平整致密,孔隙、缝隙基本消失.

γ-Bi2Sn2O7的水热合成及其可见光区光电响应研究

焦岳超;刘献省;瞿博阳;张鹏;闫李;朱永胜;付凯

2017, 46(9):  1875-1878. 

摘要 ( 14 )   PDF (959KB) ( 29 )  

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本文采用水热法制备了γ-Bi2Sn2O7并研究了其在可见光区的光电响应.Bi2Sn2O7的晶体结构和光电响应特性分别用X射线衍射和表面光电压谱进行表征.研究结果表明,合成的Bi2Sn2O7呈现γ相立方结构,通过吸收光谱估算光学带隙为2.67eV,比α-Bi2O3(2.85eV)的光学带隙小.Bi2Sn2O7的光电响应相对于α-Bi2O3在可见光区展现出一定的优势,同时对外加电压有很强的响应.