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%.     

TiO_2/白云母纳米复合材料的色度学研究

利用化学液相沉积法制备了系列TiO2白云母纳米复合材料.在利用扫描电子显微镜、X射线衍射对其进行表面形貌、TiO2纳米镀层物相组成研究的基础上,仔细研究了TiO2白云母纳米复合材料在可见光下的反射光谱特征,并利用Munsell新坐标(HVC)色度学系统对其可见光下的干涉色颜色进行了定量表征. 关键词： TiO_2/白云母纳米复合材料 反射光谱 色度学 Munsell新坐标     

TiO_2/Sm~(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/Sm3+下转换薄膜,利用其下转换特性将紫外光转换为可见光,提高了可见光光照强度。利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Sm3+粉体进行了表征,并对TiO2/Sm3+下转换薄膜进行了荧光光谱测试和紫外-可见分光光度计测试。荧光光谱显示,TiO2/Sm3+薄膜在受到395 nm紫外光照射时可发射出540~600 nm连续波长的可见光,具有下转换特性。二层TiO2/Sm3+下转换薄膜的可见光透过率与单纯的TiO2薄膜基本相同,利用其下转换特性使电池短路电流提高了13.2%,光电转换率提高了16.2%。     

La-Ce-TiO_2纳米光催化剂的溶胶-微波法合成、谱学表征及其活性研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-微波法(Sol-Microwave Method)合成了镧和铈共掺型纳米TiO2粉体(La-Ce-TiO2),借助XRD、XPS和UV-Vis等测试手段对其进行了表征,并以甲基橙为模型污染物考察了掺杂量对样品光催化活性的影响规律.XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且稀土元素镧和铈掺杂后纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;XPS分析表明,镧和铈掺杂后样品表面存在大量的氧缺位;UV-Vis吸收光谱表明,所得粉体在400 nm以下均有连续宽化的吸收带,且La和Ce掺杂后样品对光的吸收显著增强,这足由于La(Ⅲ)-O荷移跃迁以及Ce(Ⅳ)f→d跃迁和Ce(Ⅳ)-O荷移跃迁所致;光催化实验表明,La和Ce共掺杂能显著提高纳米TiO2的光催化活性,其中当La(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)掺杂量分别为2%和0.04%时,纳米TiO2光催化剂具有较高的催化活性,自然光照射下光催化氧化处理卷烟厂蒸叶车间废水,效果较好,废水COD去除率达到86.11%.     

纳米GaP粉体反射光谱的测量及其分析

通过测量纳米磷化镓(GaP)粉体在紫外可见光波段(200-800nm)的反射光谱,运用三流理论由反射光谱计算出纳米GaP粉体的吸收系数(Ea)和散射系数(Es)的比值(Ea/Es)。纳米GaP粉体的反射光谱的形状主要受吸收的影响,即GaP禁带结构的影响。     

CdSe纳米粒子负载的TiO2纳米带复合材料制备及其可见光催化性能

采用水热法制备了CdSe 纳米粒子负载的锐钛矿型TiO2纳米带复合材料,并对产物的晶体结构、形貌尺寸、CdSe负载量及其可见光催化性能进行了测试.结果表明,产物中CdSe纳米粒子以闪锌矿型面心立方结构负载在TiO2纳米带表面,负载量可控;虽然CdSe纳米粒子的负载降低了TiO2纳米带比表面积,但是显著增强了产物可见光吸...     

Ag负载WO3/TiO2光催化剂的合成及其催化性能

以钛酸丁酯、无水乙醇、钨酸铵为原料,采用溶胶-凝胶法合成了WO3/TiO2复合光催化剂;采用光还原技术制备了Ag负载WO3/TiO2光催化剂,借助X射线粉末衍射(XRD)和UV-Vis光谱等技术对样品的组成和光吸收性能进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察样品的光催化活性。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿型纳米TiO2,且与WO3复合后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,载银使得催化剂在400—700nm的可见光区域对光响应,且在紫外光区吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,WO3复合对纳米TiO2光催化活性有显著的影响,而载Ag后其光催化活性进一步提高,将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,效果较好。     

Bi12TiO20纳米粉体的制备及其光吸收特性研究

以钛酸四丁酯和硝酸铋为原料 ,利用化学溶液分解法制备了Bi12 TiO2 0 纳米多晶粉体 .采用XRD和TEM对其结构和形貌进行了表征 .结合热重 差热 (TG DTA)分析 ,探讨了Bi12 TiO2 0 晶相的形成机理 .通过UV Vis漫反射谱的测定 ,研究了Bi12 TiO2 0 纳米晶粉体的光吸收特性 .结果显示 ,从组成为化学计量比的前驱液中可以很容易制得纯Bi12 TiO2 0 纳米晶粉体 ,该Bi12 TiO2 0 纳米晶粉体呈现了在很宽的波长范围内 (5 6 0～ 385nm )对光的吸收的特性 .     

铁和铈共掺杂二氧化钛中的协同效应

利用X射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和X射线光电子能谱研究了铁和铈对TiO2的共掺杂．当利用溶胶-凝胶法进行单独掺杂时,铁离子可以进入锐钛矿TiO2骨架,但铈离子却不能进入TiO2骨架;当铁和铈共掺杂时,铁离子和铈离子可以同时进入TiO2骨架．铁-铈共掺杂的TiO2表面羟基浓度要远高于单独掺杂或者纯的TiO2．第一次观察到过渡金属离子共掺杂进入TiO2骨架的协同效应．     

双金属/TiO2纳米管复合结构中增强的光电流

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/TiO2纳米管复合结构.研究结果表明,相对于纯TiO2纳米管,Au/TiO2复合纳米管在568 nm的可见光照射下,其光电流密度约有400%的提高;在365 nm紫外光照射下,Al/TiO2复合纳米管的光电流提高约50%;同时负载双金属Au和Al纳米颗粒的TiO2纳米管在整个紫外-可见光区域光电流均显著增强.     

离子型稀土矿含量高光谱定量反演研究

运用光谱测量技术来测量土壤、矿物、植物的光谱吸收特征,并将其用于物质成分的分析中,是高光谱遥感技术近些年来的一个新的发展方向,具有速度快、效率高、费用低、损耗少的优点。稀土是战略元素,因具有特殊的物理化学性质,在多个领域都能发挥其独特的作用。近年来对稀土资源需求量的不断增加使得稀土价值不断提高,使得如何快速大面积探测稀土资源,合理对稀土矿进行布设开采成为了当前社会面临解决的重要科学问题。通过对稀土矿物进行光谱采集与分析从而对稀土元素及其化学特征之间的相关性进行研究分析展开了一系列的工作。在研究过程中,实地采集了广西崇左市六汤稀土矿区内的12个稀土矿样,并在实验室控制环境内使用SVC HR1024I便携式地物波谱仪测得其对应的反射光谱数据。对所测得的矿样波谱特征进行了连续统去除处理,并对凸显的特征吸收波段进行相对吸收深度的计算分析,从而运用其波谱特征建立起波谱与矿样稀土总含量、各稀土元素含量间的线性关系。通过实验发现,稀土元素的五个特征吸收波段在可见光和近红外波长分别为370,950,1 400,1 900和2 200 nm。这五个吸收带的强度与总稀土含量呈线性相关,R2达到0.69,同时发现稀土含量值与可见光波段相关性较大,对可见光波段与样本稀土总含量进行相关分析,提取出部分可见光波段中与稀土总含量建模相关性最强的10个波段,分别为340,350,360,370,390,400,420,480,550和760 nm。运用线性回归的方法得到上述波段处的反射率值与样本总稀土含量值的预测模型精度较高,R2大于0.95。运用可见光波段与15种稀土元素含量值也进行了线性建模,相关系数均可以达到0.89以上,表明各单一稀土元素与可见光波段之间的相关性同样较好。通过研究稀土矿样的光谱特性及化学分析,通过5个稀土特征吸收波段和可见光波段与矿样的稀土总含量、15种稀土元素含量进行回归建模,得到了矿样稀土含量的定量预测模型,对稀土矿快速定量-半定量评估具有一定参考价值,同时为进行稀土矿物及其元素高光谱遥感信息提取研究提供了科学启发,为最终实现对稀土资源高效开采的基础上,从源头上降低消耗和生产成本,减少对环境的破坏和污染,为促进中重稀土资源的战略开发和使用提供了科学有效的理论依据。     

高纯金属铈的ICP—AES分析和稀土元素间的光谱干扰及其校正

本文采用乙醇预去溶方式进样,ICP-AES直接同时测定了>99.99%的高纯金属铈中5个痕量稀土杂质元素,并讨论了基体量对检测限的影响,稀土元素间的光谱干扰及其校正方法等。当样品溶液中铈的浓度为5mg/ml时,铈中稀土杂质元素的测定下限为:镧、钕和钇0.001%,镨和钐0.003%。其相对标准偏差为1.9～6.4%。     

宽频谱红外-可见转换材料CaS∶Ce,Sm的低温燃烧合成及表征

采用低温燃烧合成(LCS)法制备出宽频谱红外-可见转换材料CaS∶Ce, Sm,研究了稀土掺杂浓度对产物红外-可见转换发光性能的影响,并对样品进行了结构和性能表征。XRD分析表明样品为立方晶系CaS晶体结构。样品的激发光谱位于200～500 nm之间,紫外或可见光均可有效激发该材料完成“充能”过程,且可见光激发占优势。样品的红外响应光谱范围为800～1 600 nm,说明CaS∶Ce, Sm材料具有宽频谱红外-可见转换效应。样品的红外-可见转换发射光谱是位于450～650 nm的宽带谱,两毗邻发射峰位于513.4和572 nm,分别对应Ce3+的2T_2g(5d)→2F_5/2(4f)和2T_2g(5d)→2F_7/2(4f)跃迁。     

La、Ce掺杂ZnO纳米晶的发光特性

共沉淀法制备了稀土镧、铈掺杂的ZnO半导体纳米晶。X射线衍射(XRD)结果表明:掺杂的ZnO纳米晶为六方纤锌矿结构,随掺杂浓度增加ZnO粒径减小。对铈掺杂纳米ZnO,以波长380nm激发,在443nm处出现了半峰宽较窄的强的蓝光发射峰;镧掺杂ZnO纳米晶则为从418~610nm的多峰宽带发射。     

用GGA+U法研究稀土掺杂对ZnO电子结构磁性和光学性质的影响

基于自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波模守恒赝势方法,确定了准确计算Zn_(16)O_(16)超晶胞各原子对应的U值;通过计算形成能和化学键的布局分析了掺杂结构的稳定性;通过原子电荷布局和自旋电子态密度的计算分析了掺杂结构的能带结构和磁性状态;讨论了各稀土原子掺杂对ZnO吸收光谱的影响.结果表明:稀土元素的引入使晶格膨胀,Zn-O键最长键增大而最小键减小,导致氧四面体畸变;Y/La/Ce掺杂的ZnO具有亚铁磁性,Th掺杂ZnO则呈弱铁磁性,Ac掺杂ZnO为顺磁体;稀土元素使ZnO的价带和导带下移,费米能级进入导带,增强了体系的电导率;Y/La/Ac掺杂对ZnO带隙宽度的影响较小,吸收光谱略微蓝移,而Ce/Th掺杂则有效提升了ZnO对可见光的吸收.     

LaOBr中Ce—Tb、Tm—Er间能量传递的光声光谱和光致发光研究

本文首次报导了发光材料中两个不同稀土离子间能量传递的光声光谱研究。测量了LaOBr:Tb,Ce和LaOBr:Er,Tm体系的光声光谱,结合它们的光致发光特性,讨论了Ce³⁺对Tb³⁺的敏化、Tm³⁺对Er³⁺的猝灭。基质中掺入两种不同稀土离子后光声光谱的变化进一步证实了它们间的能量传递都伴随着多声子过程。分析LaOBr:Er,Tm的光声光谱,对Er³⁺r的红光猝灭的机制提出了新的解释。     

稀土元素原子发射光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP—AES研究…

稀土元素在当今生产、生活中具有极重要的地位，由于稀土元素的原子发射光谱极为复杂，因此光谱干扰给稀土元素的原子发射光谱分析带来极大的困难。本工作利用高分辨率ＩＣＰ－ＡＥＳ仪器详细研究了Ｓｍ基体对其他稀土元素分析线的光谱干扰，获得了大量的光谱及光谱干扰信息，为以稀土为基体的痕量稀土分析线的选择及光谱分析提供了依据。     

稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO_2磁性及光催化活性的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的平面波赝势方法,建立了未掺杂锐钛矿TiO_2和La/Ce/Pr/Nd单掺杂的锐钛矿TiO_2模型.几何优化后,通过计算形成能分析了掺杂结构的稳定性;通过自旋电子态密度的计算分析了各个掺杂模型的磁性状态,并采用比较磁性基态能量的方法对分析结果加以验证;讨论了各稀土元素掺杂对锐钛矿能带结构和吸收光谱的影响.结果表明:La/Pr掺杂的锐钛矿TiO_2具有亚铁磁性,Nd掺杂的锐钛矿具有反铁磁性,Ce掺杂锐钛矿为顺磁体;Ce掺杂对锐钛矿能带结构影响较小,吸收光谱红移不明显,而La/Nd掺杂则能有效提升锐钛矿对可见光的吸收系数,Pr掺杂能使锐钛矿TiO_2在红外光区出现吸收峰.     

稀土配合物的荧光特性实验研究

对稀土元素铕、铽、镝的氯化物与咪唑二元配合物,与丙氨酸、咪唑三元配合物,乙酰甘氨酸铕、镧、钕、铕与苯并咪唑配合物以及它们的配体,以可见光为激发光进行了荧光光谱测量,比较了不同稀土元素的荧光特性,分析了不同配体对稀土离子荧光特性的影响,讨论了稀土离子在配合物中的发光机制,同时还观察分析了升频荧光现象.     

稀土硼酸盐玻璃中Ce3+的光谱性质和荧光衰减

合成Ｃｅ＾３＋掺杂的稀土硼酸盐玻璃,测试了材料的激发和发射光谱及荧光衰减曲线。紫外光激发下,玻璃中的Ｃｅ＾３＋发射强的蓝紫光,光谱的荧光寿命的分析结果表明,Ｃｅ＾３＋在这种稀土硼酸盐玻璃中形成两种性质不同的发光中心。