1 宁波大学 材料科学与化学工程学院, 浙江 宁波 315211
2 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
荧光转换型近红外发光二极管(NIR pc-LED)具有体积小、谱带宽、峰位易调谐等优点,是新一代NIR光源发展的前沿,其关键在于研发可被蓝光有效激发的高效率宽带近红外荧光粉。LiScSi2O6∶Cr3+荧光材料的激发波长为460 nm,发射峰位在845 nm,光谱带宽为156 nm,内量子效率为64.4%。基于该体系,本文通过M离子(M = Ga3+,Lu3+,Y3+,Gd3+)取代Sc3+的方式对其性能进行调控。结果表明,引入M离子易生成杂相或发生相变,降低了材料的发光性能。本文从晶体结构出发对其调控过程进行了分析。
LiScSi2O6∶Cr3+ 阳离子取代 晶体结构 LiScSi2O6∶Cr3+ cation substitution crystal structure
东北大学 材料科学工程学院, 材料各向异性与织构工程教育部重点实验室, 辽宁 沈阳 110819
LaAlO3属于典型的畸变钙钛矿结构,具有较低的声子能量、较宽的带隙和优异的结构稳定性,是一种优良的发光基质。Mn4+和Pb2+的发光性能与其所处的微观配位环境密切相关,可以通过调控晶格环境优化其发光性能。本文综述了调控Mn4+的零声子线(Zero?phonon line,ZPL)发射和Pb2+的发光性能研究进展,系统探讨了单元共取代对晶体结构和Mn4+、Pb2+的发光性能的影响,详尽分析了激活离子的晶格环境与发光性能之间的构效关系。
LaAlO3 Mn4+ Pb2+ 单元共取代 LaAlO3 Mn4+ Pb2+ unit co-substitution
四川大学 材料科学与工程学院, 四川 成都 610065
采用常规固相反应法合成了Pb1-xSrx(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.48Ti0.47O3+0.25%CeO2+0.50%Yb2O3+0.15%Fe2O3 (PMS-PZT, x=0, 0.02, 0.04, 0.06)的三元系硬性压电陶瓷。采用X线衍射仪、准静态压电常数测试仪和铁电测试仪系统地研究了Sr取代对PMS-PZT陶瓷的相结构及电学性能的影响。实验结果表明, 无Sr取代和有Sr取代的PMS-PZT压电陶瓷均具有单一的四方相晶体结构。当x=0.02时, PMS-PZT的性能最佳: d33=415 pC/N,Qm=522,TC=291 ℃,kp=0.64,εr=1 304,Pr=11.32 μC/cm2,Ec=9.05 kV/cm。
晶体结构 压电性能 介电性能 Sr取代 PMS-PZT PMS-PZT crystal structure piezoelectric property dielectric property Sr-substitution
1 中北大学化学工程与技术学院,太原 038507
2 德州学院化学化工学院,德州 253023
3 北京大学分析测试中心,北京 100871
4 中国科学院理化技术研究所,人工晶体研究发展中心,中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略,用三价锑离子部分取代CsCdCl3中的二价镉离子,促进自陷激子的产生,使CsCdCl3∶Sb3+产生了明亮的宽带绿色发光,中心波长为530 nm。机理研究结果表明,CsCdCl3∶Sb3+ 中相邻SbCl6八面体被孤立,形成了低维电子构型,促进了Sb3+ 局域化,实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外,尽管CsCdCl3和RbCdCl3均属于ACdCl3(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl3属于正交晶系,空间群为Pnma;CsCdCl3属于六方晶系,空间群为P63/mmc。CsCdCl3的结构对称性大于RbCdCl3,其晶体结构偏离立方相的扭曲程度比RbCdCl3小,导致CsCdCl3∶Sb3+比RbCdCl3∶Sb3+有较小的斯托克斯位移,并造成发射光谱的蓝移。本工作不仅为异价阳离子取代设计新的发光材料提供了方法,而且为通过晶体结构对称调控金属卤化物的发光性能提供了思路。
金属卤化物 异价阳离子取代 自陷激子 高量子效率 镉 绿色发光 metal halide heterovalent cation substitution self-trapped exciton high quantum efficiency cadmium green photoluminescence
1 昆明理工大学材料科学与工程学院,云南 昆明 650093
2 昆明理工大学分析测试研究中心,云南 昆明 650093
3 吉林大学化学学院理论化学研究所,吉林 长春 130021
随着有机发光二极管应用范围的扩大,对发光材料的研究逐渐增多。蓝光材料因其在色温管理和显色指数方面的重要作用,促使科学家们对效率更高、性能更好的新型蓝光材料进行了大量研究。通过(含时)密度泛函理论方法,对给电子取代基9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(DMAC)、三苯胺(TPA)、10H-吩噻嗪(PTZ)、10H-吩嗪(PXZ)、苯基咔唑(PCz)和5H-吲哚[3,2,1-de]吩嗪(InPz)双取代的羟基四苯咪唑分别进行了结构优化,并研究了其光物理性质。理论计算结果表明,TPA、DMAC、PTZ、PXZ和InPz取代的羟基四苯咪唑可作为空穴传输材料,PTZ、PXZ和InPz取代的羟基四苯咪唑可作为电子传输材料。
光谱学 空穴和电子传输 双取代羟基四苯咪唑衍生物 荧光 密度泛函理论
1 华南理工大学材料科学与工程学院, 华南理工大学物理与光电学院, 发光材料与器件国家重点实验室, 广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室, 广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心, 广州 510000
2 华南理工大学材料科学与工程学院, 华南理工大学物理与光电学院, 发光材料与器件国家重点实验室, 广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室, 广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心, 广州 510000)
现有应力发光多局限于单一波段。铋(Bi)离子能实现紫外-近红外波段的超宽发射, 但是现有 Bi离子激活应力发光材料多限于蓝光发射。针对这一问题, 本工作在多格点石榴石化合物 (Sr3Y2Ge3O12)中率先实现了紫外 -可见-近红外超宽带应力发光, 并借助近邻离子 (Sc3+)取代策略调控其应力发光性能。昀后, 利用热释光测试等得到材料缺陷分布信息, 并探究其应力发光机理。昀后, 基于多模式发光, 该材料有望用于信息储存领域。Performance Regulation
应力发光 铋离子 近邻离子取代 晶格工程 mechanoluminesence bismuth ion neighbor ion substitution lattice engineering
将再生粗骨料应用于混凝土制备可有效减少原材料生产对生态环境的破坏,还可实现建筑废弃物的再生利用。但由于存在老旧砂浆包裹、原始缺陷较多等问题,再生粗骨料混凝土吸水率较高且薄弱界面较多,抗冻性能较差,对寒冷环境下的混凝土结构产生了极为不利的影响。本文综合分析国内外对再生粗骨料混凝土抗冻性能的研究现状,发现复杂脆弱的界面过渡区是再生粗骨料混凝土承受冻害时的薄弱环节,微裂缝和孔隙的发育使其在冻融循环过程中的性能不断降低。再生混凝土的抗冻性能随着再生粗骨料掺量的增加而加速劣化,再生粗骨料质量掺量应控制在50%以内。质量损失、相对动弹性模量和抗压强度是评价再生混凝土冻融损伤水平的常用指标,质量损失在试验初期会出现负增长情况,相对动弹性模量在有限冻融循环次数下的反应较不敏感,相比之下抗压强度能更好地体现再生粗骨料混凝土的冻融损伤水平。未来,还应对再生混凝土冻融损伤机理进行更加系统深入的研究,探究效果良好的非破坏性试验指标,以及在标准冻融试验的基础上结合特定工程环境对再生混凝土抗冻性能进行具体评价,推动再生粗骨料混凝土更加广泛的应用。
再生粗骨料混凝土 抗冻性 取代率 破坏机理 微观结构 质量损失 相对动弹性模量 抗压强度 recycled coarse aggregate concrete frost resistance property replacement percentage failure mechanism microstructure mass loss relative dynamic elastic modulus compressive strength
1 内蒙古师范大学 物理与电子信息学院,内蒙古 呼和浩特 010022
2 内蒙古师范大学 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010022
3 内蒙古自治区新能源储能材料工程研究中心,内蒙古 呼和浩特 010022
自激活发光受到了研究人员的广泛关注,其中硼氮化物缺陷发光材料因毒性低、合成简单、结构多样性等优点,具有成为新一代LED用荧光粉的潜力,但是低热稳定性限制了其实际应用。本文采用高温固相一步法,通过部分取代LiSr4(BN2)3(LSBN)中的Sr,合成了一种新的LiSr2Ca2(BN2)3(LSCBN)发光材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对荧光粉的相组成、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,所制备的样品LSBN为立方晶系,空间群Im‐3m。在紫外区域有较宽的激发带,发射光谱峰值位于561 nm,半峰宽度(FWHM)约为4 504 cm-1。LSCBN的发光强度是LSBN的的2倍。解释了LSCBN的发光机理,LSCBN荧光粉中存在替代式缺陷,在光激励下形成发光中心。变温光谱显示,150 ℃时,LSBN的发光强度为初始强度的17%,LSCBN的发光强度为初始强度的57%,超过了已报道的其他硼氮化物荧光粉。这种离子取代的方法能有效调控发光波长和增强荧光强度,改善热稳定性,为硼氮化物缺陷材料发光性能的改善提供了新的思路和应用前景。
硼氮化物 缺陷发光材料 阳离子取代 发光机理 nitridoborate defect-related phosphor cation substitution luminescence mechanism
1 上饶师范学院物理与电子信息学院,上饶 334001
2 上饶师范学院美术与设计学院,上饶 334001
3 景德镇陶瓷大学机械电子工程学院,景德镇 333403
钙钛矿太阳能电池作为一种新型的低廉高效的光伏材料在近年来备受关注。铅基钙钛矿太阳能电池有光电转换效率高、成本低、易制备等优点,然而由于铅的毒性以及由此带来的环境污染问题在很大程度上限制了其进一步商业化应用。因此人们开发出一系列新型无毒或低毒钙钛矿材料用于制备环境友好的少铅/无铅钙钛矿太阳能电池。本文简明扼要地介绍了钙钛矿材料的结构和形成条件,着重回顾了Sn基钙钛矿太阳能电池的发展历程,对ⅣA族元素Ge,ⅡA族元素Mg、Ca、Sr和Ba,ⅤA族元素Bi和Sb,ⅢA族元素In以及过渡金属元素Cu等取代或部分取代Pb,以及通过调节卤素X与正离子A的组成及配比来调控少铅或无铅钙钛矿材料性能进行了总结,对少铅/无铅钙钛矿太阳能电池器件研究进展进行了综述,并对其未来的发展方向进行了展望。
少铅 无铅 取代 钙钛矿 太阳能电池 光电转换效率 low lead lead-free substitute perovskite solar cell photoelectric conversion efficiency
苏州科技大学材料科学与工程学院, 江苏 苏州 215009
三线态-三线态湮灭(TTA)上转换是一种以低功率非相干光泵浦实现大的反斯托克位移的光谱转换技术, 具有激发和发射波长可调的特点, 在提高太阳能利用率方面具有重要应用价值。 经过十几年的发展, 敏化剂分子的研究取得了很大进步, 而发光剂分子的研究相对落后。 以敏化剂多吡啶钌(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)2Phen]2+和发光剂2-位取代的蒽衍生物(DTACl和DTACN)作为研究对象, 复配得到两个弱光上转换体系。 通过敏化剂与发光剂的发射和上转换光谱性质, 系统研究了蒽2-位取代基团对发光效率、 三线态-三线态能量传输(TTET)、 TTA等能量传递过程的影响。 研究发现DTACl具有比DTACN高的荧光量子产率、 大的三线态猝灭常数和高的TTA效率, 这些结果最终使得[Ru(bpy)2Phen]2+/DTACl的上转换效率高于[Ru(bpy)2Phen]2+/DTACN。 除此之外, 利用敏化剂、 发光剂的发射光谱, 结合密度泛函理论计算, 进一步从轨道能级的角度, 研究了敏化剂、 发光剂三线态能级差与TTET效率之间的关系, 以及发光剂三线态与单线态能级差与TTA效率之间的关系。 研究结果表明: 降低蒽2-位取代基团的吸电子能力, 能有效提高发光剂的三线态能级水平, 从而减小发光剂与敏化剂的三线态能级差, 增大发光剂的三线态与单线态能级差, 提高发光剂与敏化剂之间的TTET效率、 发光剂的TTA效率, 进而提高体系的TTA上转换效率。 该工作为开发新型、 高效的发光剂分子提供了一种简单、 可行的设计思路。
三线态-三线态湮灭 上转换 蒽 取代基团 构效关系 Triplet-triplet annihilation Upconversion Anthracene Substituent group Structure-perfomance relationship