多孔氧化铝薄膜的制备和光学特性研究

采用阳极氧化法制备了二维有序纳米孔氧化铝膜.研究了工艺参数对多孔薄膜有序性、孔径、膜厚度等的影响，测量了多孔氧化铝有序膜的光透过、光吸收和光发射等光学特性.结果表明，在波长360 nm附近多孔氧化铝有序膜的光透过谱线和光吸收谱线发生突变，波长大于360 nm时，光透过增强；波长小于360 nm时，光吸收增强.多孔氧化铝有序膜的光致发光强度和峰位与激发光波长有关，光致发光谱范围在340~600 nm.     

高质量规则多孔氧化铝模板的制备

在合适的条件下利用阳极氧化高纯铝片，可以获得多孔结构的氧化铝，其孔径大小和排列方式都很均匀.由于孔的深度不受限制，因此可以制备出孔深很大的多孔氧化铝.这种多孔结构可以用作制备纳米材料的模板.利用0.3mol/L的草酸溶液在40V的直流电压下，采用二步氧化法获得了高质量的氧化铝多孔模板，其典型孔径值为40—70nm，孔间距约110nm，深度可达毫米量级.分析了溶液温度对结果的影响，比较了单步法和两步法获得的样品的多孔结构，认为低温下的二步氧化法可以获得很好的多孔氧化铝模板. 关键词： 纳米材料 多孔氧化铝 二步氧化法     

Cr4+在Al2O3多晶体中的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Cr:Al2O3透明多晶陶瓷.测定了其退火前后的吸收光谱和荧光光谱,发现在Al2O3六配位的八面体结构中,Cr4+的荧光发射也处在1100-1600 nm波段的红外区间,荧光发射峰位于1223 nm附近,类似Cr4+在四面体中的发光行为.同时由于氧化铝晶格常数较小,晶体场强较强,使Cr4+:Al2O3荧光发射峰相对其他Cr4+掺杂的晶体发生蓝移.由于Cr4+:Al2O3中Cr4+是位于八面体配位结构中,其荧光发射峰较窄,半高宽Δλ仅为37 nm.     

(S)-N-苄基-2-吡咯烷-α,α-二苯基甲醇的荧光光谱与荧光量子产率

研究了溶剂、酸度、表面活性剂以及温度对(S)-N-苄基-2-吡咯烷-α,α-二苯基甲醇(BPPE)荧光光谱的影响。以L-酪氨酸为参比,测量了BPPE乙醇溶液在不同波长下的荧光量子产率,在最大激发波长245nm下,BPPE的荧光量子产率为0.155。     

α-Al_2O_3透明陶瓷的发光及热释光特性

采用传统无压烧结工艺,以MgO为烧结助剂,制备出了透明性良好的α-Al2O3透明多晶陶瓷,测定了其吸收光谱、荧光光谱、激发光谱,并做了热释光测试.结果表明,吸收光谱存在192nm和225—250nm吸收峰,分别对应于F色心和F+色心.在荧光光谱的410nm处发现有明显的发射峰.结合对其激发光谱的研究,证明了对应于F和F+色心.热释光谱中存在368,456,614K三个热释光峰,其中456K的峰值是受热激发的电子与F+色心复合产生的.     

Mg,Ti共掺Al2O3透明多晶陶瓷光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Mg,Ti共掺透明氧化铝陶瓷,测定了其吸收光谱、荧光光谱和激发光谱,结果表明,由于Mg2+的电荷补偿,当Ti掺入量较小时,Ti主要以Ti4+形式存在,(Mg,Ti):Al2O3透明陶瓷只在250nm的紫外波段有吸收峰,为O2-→Ti4+的电荷转移跃迁产生的吸收,并产生Ti4+离子在280-290nm和410-420nm的荧光发射峰;当Ti掺入量较大时,氧化铝透明陶瓷除了存在Ti4+的吸收峰,还表现出Ti3+离子490nm的特征吸收峰,即2T2→2E跃迁产生的宽带吸收,Ti3+离子的发射谱线与Ti:Al2O3单晶的相吻合.     

多孔氧化铝膜的荧光研究

采用电化学方法在草酸溶液中制备铝基多孔阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,得到平均孔径为 38 nm的有序排列.用F-4500型荧光分光光度计测量其三维荧光谱,与未经氧化的铝片作对比,发现前者的激发谱在280 nm~340 nm有一个较宽的谱带,并且在253.8 nm附近有一个肩峰,发射谱有一个以417.4 nm为峰值的较宽谱带,而后者却无任何明显的发射峰和激发峰.再分别用波长为248 nm的准分子激光器和波长355 nm的三倍频YAG激光器激发,得到明亮的蓝光光谱,在同样条件下激发未经阳极氧化的高纯铝片,将二者的光致发光谱进行对比处理.实验认为,这种发光机理可能是来源于薄膜中与氧空位有关的缺陷态,而且,在成膜过程中伴随着草酸根离子的介入,导致多孔阳极氧化铝膜中亦有与草酸根离子相关的发光中心,同时,量子限域效应也使氧化铝薄膜的光学性质发生了变化.     

配合物Eu(C5H8NO3)2(C3H5N2)2Cl3·3H2O光致发光性能

利用OPO激光激发光谱和三维荧光光谱研究了配合物Eu(C5H8NO3)2(C3H5N2)2Cl3·3H2O固体粉末在不同激发光源下的荧光特性,测试了不同浓度配合物水溶液的荧光光谱.固体荧光结果显示该配合物具有很好的荧光性能,当激发光波长为320-400nm时,产生波长分别为400-500nm、580-620nm及690-710nm的三个荧光区;当激发光波长为700-880nm时产生峰值为450nm升频转换荧光,激发光波长为700-800nm时产生峰值分别为590nm和615nm的升频转换荧光.溶液荧光结果表明在10-4-10-2mol/L浓度范围内荧光强度与溶液浓度呈正相关.对其可能的发光机制进行了探讨.     

双包层掺Bi光纤的制备及其光谱特性研究

用改进的化学气相沉积方法和溶液掺杂方法制备了掺Bi双包层石英基光纤. 测试了掺Bi光纤预制棒切片的吸收光谱和掺Bi光纤在特定波长下的吸收系数,在不同波长的激光激发下, 研究了掺Bi光纤的近红外荧光光谱. 掺Bi光纤在976 nm激光激发下,其荧光光谱范围在1000---1400 nm之间, 荧光峰的峰值位于1140 nm附近,半高宽约为130 nm;在793和808 nm激光激发下得到了 1000---1700 nm的超宽带近红外荧光,半高宽超过250 nm.通过对掺Bi光纤预制棒切片进行900 ℃ 保温1 h的热处理后,发现在808 nm激光 激发下预制棒切片的荧光强度增加了近4倍.研究结果表明,具有超宽带荧光特性的双包层掺Bi光纤 有望作为超短脉冲激光器和可调谐激光器的增益介质.     

ZnO/MCM-41复合材料的制备及其光谱性质

以硅酸钠(NaSiO3·9H2O)为硅源,三甲基十六烷基溴化铵(CTAB)为模板剂在碱性条件下水热合成介孔分子筛MCM-41,然后以其为主体,采用锌盐浸渍-灼烧的方法.在介孔分子筛MCM-41上负载了氧化锌(ZnO)纳米微粒,并通过扫描电子显微镜,红外光谱(1R).紫外可见吸收光谱(UV-Vis),N2-吸附脱附和荧光光谱等手段对产品进行了系列表征.结果表明,分子筛平均直径约为1.7μm,对不同温度下灼烧后得到的ZnO/MCM-41组装体的光谱性质进行研究表明介孔分子筛MCM-41的尺寸所限,制备出的ZnO粒子粒径小于2 nm.量子尺寸效应使得ZnO/MCM-41组装体中的ZnO纳米粒子的紫外可见吸收光谱及荧光光谱均发生蓝移.通过红外光谱分析得知ZnO负载到MCM-41上并没有改变介孔分子筛原有的骨架结构.     

低温退火形成团簇CdSe棒状结构的实验分析（英文）

为了研究新型纳米结构对发光的影响,实验采用自组装的方法在低温(170℃)退火的条件下成功制备了棒状CdSe微结构阵列,并使用中心波长为365 nm的激光测量了棒状CdSe微结构阵列的荧光光谱.论述了团簇CdSe半导体材料的特性以及其光致发光性质,然后通过对退火后的棒状CdSe微结构阵列的荧光测量,分析实验结果表明:棒状CdSe微结构的长度、直径和阵列间距分别为505.91 nm、 205 nm和309 nm,荧光光谱出现36.16 nm蓝移.而且,按照非平衡态统计物理系统中,基于低温退火对半导体材料产生的影响,通过一维福克-普朗克方程对其形成机理进行了实验分析.这种形成团簇CdSe棒状结构的低温退火方法为未来在新材料制备上提供了一个新的途径.     

Er~(3+)单掺与Er~(3+)/Pr~(3+)共掺碲酸盐玻璃的2.7μm光谱性质及能量转移过程

采用高温熔融法制备了不同浓度Er3+,Er3+/Pr3+共掺的60TeO2-30WO3-10La2O3玻璃。研究了玻璃的红外透过光谱,吸收光谱以及在980nm LD抽运下的荧光光谱和Er3+…4I13/2能级荧光寿命。根据红外光谱计算了玻璃中OH-的吸收系数α。应用Judd-Ofelt理论计算了J-O参量,自发辐射系数Arad,荧光分支比β;利用Fuchtbauer-Laderburg理论计算了2.7μm受激发射截面。分析了980nm抽运时Er3+/Pr3+共掺的能量转移过程。计算得到OH-吸收系数α为0.57cm-1,2.7μm自发辐射系数Arad为60.6s-1,荧光分支比β为16.3%,最大受激发射截面达到1.13×10-20 cm2。结果表明,这种碲酸盐玻璃适合作为获得2.7μm输出的激光材料。     

溶胶凝胶介孔AlPO_4玻璃镶嵌香豆素102的光学性质

运用新型溶胶凝胶法制备了高比表面积介孔AlPO4玻璃,并通过浸渍法将香豆素102染料镶嵌入该玻璃中。利用激发光谱和荧光光谱方法研究了香豆素102染料镶嵌浓度对光学性质和染料分子的形态的影响。激发光谱结果表明,香豆素102单体分子在介孔AlPO4玻璃中的激发带主要在366 nm处。随着染料摩尔分数从5×10-6mol/L增加到5×10-3mol/L,激发峰分裂并逐渐增宽,说明染料分子在介孔玻璃中逐渐聚集成J-二聚体。荧光光谱结果显示,随着染料摩尔分数从5×10-6mol/L增加到5×10-3mol/L,主要荧光峰从459 nm红移到479 nm。在浓度5×10-3mol/L时,可调谐宽度达135 nm。浸析实验证明染料在介孔AlPO4玻璃中稳定性很好。     

低温退火形成团簇CdSe棒状结构的实验分析

为了研究新型纳米结构对发光的影响,实验采用自组装的方法在低温（170℃）退火的条件下成功制备了棒状CdSe微结构阵列,并使用中心波长为365 nm的激光测量了棒状CdSe微结构阵列的荧光光谱。本文首先论述了团簇CdSe半导体材料的特性以及其荧光性质,然后通过对退火后的棒状CdSe微结构阵列的荧光测量,分析实验结果表明：棒状CdSe微结构的长度、直径和阵列间距分别为505.91 nm、205 nm和309 nm,荧光光谱出现36.16 nm蓝移。而且,按照非平衡态统计物理系统中,基于低温退火对半导体材料产生的影响,通过一维福克-普朗克方程对其形成机理进行了实验分析。这种低温退火方法为未来在新材料制备上提供了一个新的途径。     

溶剂热法合成橙-绿双波段荧光碳点

荧光碳点具有激发波长依赖的独特性质,有望基于此制备检测溶液pH值的荧光探针。以柠檬酸和尿素为原料、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用一步溶剂热法在200℃下保温12 h制备了一种新型的具有橙-绿双波段荧光发射性能的水溶性碳点。采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等方法对荧光碳点的组成和形貌进行了表征,还通过荧光发射光谱和紫外-可见吸收光谱对其光学性能进行了研究。结果表明,制备的碳点粒径为2.7~4.3 nm,表面带有大量含氧官能团,具有良好的水分散性。在440 nm和540 nm波长光激发下分别呈现绿色(500 nm)和橙色(590 nm)双波段荧光发射。合成的荧光碳点发光性能对pH值具有敏感性:在强碱性溶液中,590 nm的荧光强度比水溶液中提高了6.71倍,同时吸收峰的蓝移使得自然光下其溶液颜色发生了明显改变,具有强碱性指示剂的作用;在pH值为2~6的酸性溶液中,500 nm与590 nm发光峰强度比与pH值之间呈现良好的线性关系,展现了作为pH值比率荧光探针的应用潜力。     

硅衬底阳极氧化铝膜的荧光发射研究

报道了用电子束蒸发技术在硅守底上沉积，并于１５ｗｔ％Ｈ２ＳＯ４，温度２５℃和４０Ｖ直流电压条件下阳极氧化铝薄的制备（膜厚约４００ｎｍ）。研究了该阳极氧化铝膜的红外吸收光谱（ＦＴＩＲ）、光致荧光光谱（ＰＬ）和荧光激发光谱（ＰＬＥ）。发现其荧光光谱在２８０￣５００ｎｍ范围内由三个主发射带组成，其峰值分别位于３１２ｎｍ，３６７ｎｍ和４４９ｎｍ。所有这三个ＰＬ带，经分析都与阳极氧化铝膜中的氧化铝膜中的氧空     

三聚氰胺溶液的荧光光谱实验研究

对三聚氰胺溶液和含三聚氰胺的奶粉溶液在紫外光激励下产生的荧光光谱进行了实验研究.讨论了其产生机理和谱线特性,并对奶粉溶液和含三聚氰胺奶粉溶液的荧光光谱进行了纵坐标比值变换分析.结果表明,三聚氰胺溶液在波长为240 nm左右的紫外光激励下能产生较强的荧光,荧光峰分别位于350 nm和370 nm附近;在同一波长紫外光激励下,含三聚氰胺奶粉溶液与奶粉溶液的荧光光谱相比,荧光主峰位置由328 nm变为350 nm,其他荧光峰的位置基本保持不变,荧光相对强度在370 nm处最大.     

TiO_2/Eu~(3+),Y~(3+)下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Eu3+,Y3+下转换薄膜,将其应用到染料敏化太阳能电池中,利用其下转换特性将紫外光转换为可见光,提高了电池的可见光照强度.利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Eu3+,Y3+粉体进行表征,利用荧光光谱和紫外-可见分光光度计对TiO2/Eu3+,Y3+下转换薄膜进行测试,荧光光谱显示,下转换薄膜受到396nm紫外光照射时可发射出535~620nm连续波长的可见光,具有下转换功能特性.与TiO2薄膜相比,二层下转换薄膜仍能保持较高的可见光透过率.当稀土元素总掺量为4%时,利用下转换特性使短路电流提高了21.5%,光电转换效率提高了14.1%.     

两种含有[Mo8O26]簇骼的化合物的光谱研究

合成了两种具有含有β-[Mo8O26]4-簇阴离子的新型化合物: [H(4,4'-bipy)]2[K2Mo8O26](Ⅰ)和H3[NaMo8O26](4,4'-bipy)5(H2O)4 (Ⅱ), 用FTIR, NIR-Raman, UV-Vis DRS和荧光光谱等研究手段进行光谱研究, 探讨其结构与性能的关系. 虽然这两个化合物中阴离子类似, 都含有β-[Mo8O26]4-簇骼基元, 但它们与碱金属的连接方式不同, 其FTIR和NIR-Raman光谱的特征振动频率与其结构相关;化合物Ⅰ和Ⅱ的UV-Vis DRS光谱显示, 在250～300 nm有宽的紫外吸收谱带;化合物Ⅰ的稳态荧光光谱观察到分别以350 nm激发下在450～650 nm处产生一个宽的发射峰;化合物Ⅱ在325 nm激发下在400～550 nm处产生一个发射峰. 化合物Ⅰ在不同温度下稳态固体荧光光谱随着温度的下降, 荧光发射强度增强, 其时间分辨固体荧光光谱的荧光寿命随着温度的降低而增长.     

纳米压印多孔硅模板的研究

纳米压印模板通常采用极紫外光刻、聚焦离子束光刻和电子束光刻等传统光刻技术制备,成本较高.寻找一种简单、低成本的纳米压印模板制备方法以提升纳米压印光刻技术的应用成为研究的重点与难点.本文以多孔氧化铝为母模板,采用纳米压印光刻技术对纳米多孔硅模板的制备进行了研究.在硅基表面成功制备出纳米多孔阵列结构,孔间距为350—560 nm,孔径在170—480 nm,孔深为200 nm.在激发波长为514 nm时,拉曼光谱的测试结果表明,相对于单面抛光的硅片,纳米多孔结构的硅模板拉曼光强有了约12倍左右的提升,对提升硅基光电器件的应用具有重要的意义.最后,利用多孔硅模板作为纳米压印母模板,通过热压印技术,成功制备出了聚合物纳米柱软模板.