掺钴尖晶石复合材料结构中阳离子分布与性能关系的研究

掺钴尖晶石纳米晶复合材料是一类具有明朗应用前景的光学功能材料，该类材料的性能与其结构中阳离子分布有着密切的关系。本项目拟选择掺钴尖晶石纳米晶复合材料Co:AB2O4/SiO2 (A = Mg, Zn; B = Al, Ga)为研究对象，采用X射线光电子能谱仪等先进仪器，研究材料结构中阳离子在四面体和八面体两种晶格位置的分布受材料的制备工程、纳米晶粒度、钴离子浓度、基质组成等因素的影响；揭示材料的微结构特点，以及与性能之间的内在关系和规律；提出其材料优化结构中阳离子的分布模型。

掺钴尖晶石纳米晶复合材料是一类具有明朗应用前景的光学功能材料，该类材料的性能与其结构中阳离子分布有着密切的关系。研究掺钴尖晶石纳米晶复合材料微观结构中阳离子分布，揭示该材料微结构特点，以及与性能之间的内在关系和规律，对研制有应用前景的掺钴尖晶石纳米晶复合材料，及其它功能材料均有重要的价值和科学意义。. 本项目制备了组成为 y[CoxA1-xB2O4].(1-y)[SiO2] (A = Mg，Zn；B = Al，Ga)的掺钴尖晶石纳米晶复合体系材料；采用X射线光电子能谱仪及固态核磁共振波谱仪研究了材料微观结构中阳离子分布；揭示了该类材料结构中，阳离子占据四面体和八面体不同的晶格位置的微结构特点；研究、分析了材料微观结构中阳离子分布受其材料的制备方法、热处理温度、纳米晶粒度、钴离子浓度和基质组成等因素的影响及其变化规律。发现该类材料随热处理温度升高及纳米晶粒度增大，Al3+, Ga3+阳离子占据四面体位置的比例减小，材料的反转程度降低；随掺钴浓度的增加，材料中Al3, Ga3+阳离占据四面体位置的比例增加， Zn2+, Mg2+阳离子的四面体占位比例减少(CoMgAl2O4纳米晶除外)；随二氧化硅基质含量的增加，Al3+, Ga3+阳离占据四面体位置的比例减小，材料的反转程度降低。 . 研究了该类材料的光谱性能随热处理温度、掺钴浓度、二氧化硅组成的变化关系，以及材料的性能与材料微观结构之间的关系和规律。分析表明：材料的制备条件、掺钴浓度、基质组成的变化，使得 Co2+在四面体和八面体位置的分布发生变化，从而致使材料的光谱性能发生变化。材料的微观结构对其光谱性能有较大的影响。.