LiCaPO_4∶Tb~(3+)材料的制备及其发光特性

采用高温固相法合成了LiCaPO4∶Tb3+绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质。LiCaPO4∶Tb3+材料呈多峰发射,发射峰位于437 nm、491 nm、545 nm、587 nm和625 nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7FJ=6,5,4,3跃迁发射,主峰为545 nm;监测545 nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200~330 nm)和4f-4f电子吸收(330~400nm)组成,主峰为380 nm。研究了Tb3+掺杂浓度,电荷补偿剂Li+、Na+、K+和Cl-及敏化剂Ce3+对LiCaPO4∶Tb3+材料发射强度的影响,发现调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂或敏化剂均可提高材料的发射强度。     

Gd2SiO5:Eu3+晶体的光学浮区法制备及发光性能研究

用冷等静压制多晶料棒通过高温固相法制备Gd2SiO5:Eu3+粉末,并使用光学浮区法制得晶体.对其进行微观组织结构及光谱性能测试,XRD分析表明,晶体生长方向为[001]方向;摇摆曲线和Raman分析均表明其结晶状况比粉末、料棒更好;晶体无宏观和微观缺陷;EDS及XPS分析表明晶体中无杂质成分,且XPS谱中可以观测到Gd3d5/2、Eu4d5/2光电子峰劈裂,分别对应7配位和9配位离子.UV-Vis低温吸收谱中存在Eu3+-O2-电荷转移吸收带和Gd3+4f-4f电子跃迁吸收(6D/I/PJ→8S7/2)吸收限,做(Ahν)1/2-hν曲线得到其禁带宽度为5.9 eV;样品在紫外激发下呈橘红色,并在254 nm、277 nm、365 nm、396 nm激发下可产生发射峰为583 nm、596 nm、620 nm、629 nm的红光发射(对应Eu3+的5D0→7F0,1,2,3),其中277 nm激发下强度最大;以583 nm、596 nm、620 nm、629 nm为监测波长,其激发谱在200～500 nm波段,并出现以277 nm为中心的宽谱(对应Eu-O电荷转移跃迁和Gd3+8S7/2→6IJ)以及313 nm(Gd3+8S7/2→6PJ)、396 nm(Eu3+7F0→5L6)和466 nm(Eu3+的7F0→5D3)激发锐峰.由此可知,光学浮区法可以得到质量良好的Gd2SiO5:Eu3+晶体.     

Ru、Rh、Pd掺杂GaSb的电子结构和光学性质

运用第一性原理计算方法研究了过渡族金属TM(TM=Ru、Rh、Pd)掺杂GaSb的电子结构和光学性质,结果表明:TM掺杂GaSb主要以TM替代Ga(TM @Ga)缺陷存在,并可增强GaSb半导体材料对红外光区光子的响应,使体系光学吸收谱的吸收边红移;TM@Ga所引入的杂质能级分布于零点费米能级附近,这极大地增强了体系的介电性能,促进了电子-空穴对的产生和迁移,因而提升了掺杂体系的光电转换效率;Ru 掺杂对GaSb光学性质的改善最为明显,当掺杂浓度为6.25%(原子数分数)且均匀掺杂时,Ru掺杂GaSb体系对红外光区光子的吸收幅度最大,有效提升了GaSb光电转换效率和光催化活性。     

K、Ti掺杂Mg2Si电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用第一性原理方法,对本征Mg₂Si以及K和Ti掺杂Mg₂Si的几何结构、电子结构和光学性质进行计算分析。计算结果表明本征Mg₂Si是带隙值为0.290 eV的间接带隙半导体材料,K掺杂Mg₂Si后,Mg₂Si为p型半导体,电子跃迁方式由间接跃迁变为直接跃迁,Ti掺杂Mg₂Si后,Mg₂Si为n型半导体,仍然是间接带隙。K、Ti掺杂后的静介电常数ε₁(0)从20.52分别增大到53.55、69.25,使得掺杂体系对电荷的束缚能力增强。掺杂后,吸收谱和光电导率均发生红移现象,这有效扩大了对可见光的吸收范围,此外可见光区的吸收系数、反射系数以及光电导率都减小,导致透射能力增强,明显改善了Mg₂Si的光学性质。     

基于构象灵活的N-杂环配体构筑的3D拟卤化亚铜配合物的合成、结构和性质研究

溶剂热条件下,通过无机阶梯状链[Cu(SCN)]_n与柔性有机配体1,3-二(4-吡啶基)丙烷(bpp)自组装,得到了一例新型的3D有机-无机杂化配合物[Cu₄(SCN)₄(bpp)₂]_n (1)。值得关注的是,不对称单元中的bpp配体显示两种不同的构象(trans-gauche或trans-trans),并连接梯形的[Cu(SCN)]_n链形成结晶学独立的[Cu₂(SCN)₂(bpp)]_n (A和B)层。紧接着, 两个不同的层通过ABB′A′的顺序排列形成独特的三维褶皱结构。进一步对配合物1进行了红外光谱(FT-IR)、粉末衍射(PXRD)、热分析、固体紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)和光致发光性质研究。固体紫外-可见光谱表明配合物在紫外区有强的吸收并且具有半导体性质,带隙能E_g为3.20 eV。光催化性能测试结果表明,配合物1在紫外光照射下对中性红(NR)、甲基橙(MO)、天青I(AI)、亚甲基蓝(MB)和亮蓝(ED)这五种染料表现出不同的光催化活性,这可能与有机染料的尺寸和电荷差异有关。此外,荧光测试表明配合物在室温下表现出较强的绿色发光性质,在525 nm附近有强的荧光发射峰。这种发射可能与配体中心激发态有关,可能涉及金属到配体或配体到配体的电荷转移。     

Sr∶BaF2中的F型色心的电子结构及转型机理研究

本文运用嵌入原子簇的电荷自洽离散变分方法(DVM-Xα方法)分别对Sr∶BaF2晶体中F,F+和FA[Sr2+]心的能级结构进行了计算,得到了F,F+和FA[Sr2+]心的光学吸收跃迁模式,其跃迁能量分别是1.91eV,1.89eV,2.13eV.我们认为,经电子辐照后的Sr∶BaF2晶体,在光吸收实验中测到的640nm(1.94eV),840nm(2.15eV)两个峰分别是由于电子辐照过程中形成的F和FA[Sr2+]心的吸收峰,在光诱导下并存在着F→FA[Sr2+]心的可逆转换过程.本文的计算结果合理地解释了实验所观测到的现象.     

6-氨基-2-吡啶甲酸配体的Cd(II)配合物的水热合成、晶体结构、光致发光性能及其电子结构理论计算的研究

通过碘化镉与6-氨基-2-吡啶甲酸的水热反应,合成获得了一个单核结构的配位化合物[HCdI(apa)2](Hapa=6-氨基-2-吡啶甲酸).对标题配合物进行了X-射线单晶衍射测试,获得其晶体结构.标题配合物是一例单核结构的配位化合物,其晶体结构中的单核基本单元通过吡啶环间的π-π堆积连接组成一维Z字链.Z字链间通过氢键相互键连,构成了标题配位化合物[HCdI(apa)2]的三维超分子结构.标题配合物的光致发光性能测试表明,配位化合物[HCdI(apa)2]在室温下发射出蓝色荧光,其色坐标的值为(0.17,0.07).标题配合物的电子结构理论计算结果显示[HCdI(apa)2]的光致发光机理归属为配体内部的π-π﹡电子跃迁.     

以1-(2-甲基-苯并咪唑基)-1,4,7-三氮杂环癸烷为配体的铜(Ⅱ)配合物的晶体结构和理论计算

以1,4,7-三氮杂环癸烷和氯甲基苯并咪唑为起始原料,一步反应合成了一种新的N-功能化的四齿配体,并用X射线衍射法测定了其铜(Ⅱ)配合物([CuClL]·[ClO4])的晶体结构.结果表明,该配合物由阳离子单元[CuClL]+和阴离子单元ClO4-组成,中心铜原子与一个氯离子、大环配体的三个氮原子和苯并咪唑基的一个氮原子配位,形成扭曲的四方锥结构.为了揭示配合物的配位性质与电子结构之间的关系,基于密度泛函理论,利用DFT-B3LYP/6-31G(d)研究了配合物的前沿分子轨道分布(HOMO,LUMO),Mulliken原子电荷和能带.计算结果表明,2-甲基苯并咪唑基侧基的N(4)原子比N(5)原子具有更强的电荷转移能力,因为N(4)的HOMO和LUMO组分比N(5)的大,证明了Cu和N(4)之间形成了配位键.此外,配合物的前线分子轨道能分别为-0.18722 a.u.(HOMO)和-0.10239 a.u.(LUMO).配合物的能级差ΔE(ELUMO-EHOMO)值为0.08483 a.u.,较小,说明其在光照条件下容易激发,不稳定.     

以1-(2-甲基-苯并咪唑基)-1,4,7-三氮杂环癸烷为配体的铜(Ⅱ)配合物的晶体结构和理论计算（英文）

以1,4,7-三氮杂环癸烷和氯甲基苯并咪唑为起始原料,一步反应合成了一种新的N-功能化的四齿配体,并用X射线衍射法测定了其铜(Ⅱ)配合物([CuC lL]·[ClO 4])的晶体结构。结果表明,该配合物由阳离子单元[CuC lL]+和阴离子单元ClO-4组成,中心铜原子与一个氯离子、大环配体的三个氮原子和苯并咪唑基的一个氮原子配位,形成扭曲的四方锥结构。为了揭示配合物的配位性质与电子结构之间的关系,基于密度泛函理论,利用DFT-B3LYP/6-31G(d)研究了配合物的前沿分子轨道分布(HOMO,LUMO),Mulliken原子电荷和能带。计算结果表明,2-甲基苯并咪唑基侧基的N(4)原子比N(5)原子具有更强的电荷转移能力,因为N(4)的HOMO和LUMO组分比N(5)的大,证明了Cu和N(4)之间形成了配位键。此外,配合物的前线分子轨道能分别为-0. 18722 a. u.(HOMO)和-0. 10239 a. u.(LUMO)。配合物的能级差ΔE(ELUMO-EHOMO)值为0. 08483 a. u.,较小,说明其在光照条件下容易激发,不稳定。     

密度泛函理论研究MgH2的电子和光学性质

基于密度泛函理论,采用平面波赝势和BFGS法计算研究了金红石相MgH2电子结构性质和线性光学性质.基态下,金红石相MgH2晶体具有良好的弹性力学稳定性,基本结构参数与实验值及其其他理论值符合得较好.Mulliken电荷分布和集居数分析发现:金红石相MgH2晶体中电荷主要从Mg原子向H原子转移,电荷总数主要来源于Mg2p态电子和H1s态电子,金红石相MgH2属于共价键和离子键混合型化合物.结合电子性质和频率相关介电函数ε(ω)计算研究了金红石相MgH2的介电函数、线性吸收系数、复折射率及消光系数、反射率和能量损失谱,结果表明:金红石相MgH2的主要吸收区间位于紫外光区;24.88~42.35 eV能量区间金红石相MgH2具有很强的透过性;高频情况下,金红石相MgH2具有极高的反射率.     

CaCO3基红色荧光粉的合成及其光谱性能分析

采用水热法合成CaCO3: Eu3+和CaCO3: Eu3+, Li+红色荧光粉,研究了掺杂离子对样品的物相、晶粒形貌和光谱性质的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)和荧光光谱(PL-PLE)等手段表征样品的性能.结果表明:样品均为三角晶系的方解石结构;Eu3+作为发光中心取代了基质CaCO3中Ca2+的位置;Li+作为电荷补偿剂有助于Eu3+更好的进入到基质的晶格中,提高样品的发光性能;样品CaCO3: Eu3+ 和CaCO3: Eu3+,Li+的最大激发峰分别位于254 nm(Eu3+-O2-的电荷迁移跃迁)和396 nm(7F0→5L6跃迁),其最强发射峰分别位于 616 nm和610 nm,均为电偶极跃迁5D0→7F2,属于红色发光.     

ZnO/GaN核/壳异质结纳米线能带结构和电荷分离的理论研究

采用密度泛函第一性原理的方法计算了 GaN纳米线、ZnO纳米线及其核/壳纳米线结构的能带结构,价带顶(VBM)和导带底(CBM)的电荷分布.计算表明本征GaN和ZnO纳米线材料VBM和CBM所对应电荷分布较为分散,且与直径关系不大,形成不了II型半导体电荷分离效应.GaN和ZnO组成的核/壳纳米线均保持本征GaN和ZnO纳米线的直接带隙性质.在ZnO包裹GaN的核壳纳米线结构中,不同比例的ZnO和GaN之间电荷转移均不明显, VBM和CBM电荷分布基本都是由壳层的ZnO的O原子占据,难于实现VBM和CBM电荷空间分离.在GaN包裹ZnO的核壳纳米线结构中,VBM电荷和CBM电荷分布分别主要由壳层的N原子占据和核层的O原子占据,同时ZnO和GaN之间的电荷转移量相对较大,容易形成较大的核壳内置电场,有利于促进空间电荷分离,并且随着ZnO的比例增加电荷转移量也相应增加,能有效的促进电荷分离有利于制备成 II型半导体.     

Nd:KY(WO4)2、Nd:KG(WO4)2晶体光谱性能研究比较

在室温下测试了Nd:KYW(Nd:KY(WO4)2)、Nd:KGW(Nd:KG(WO4)2)晶体的吸收光谱,有相似性,这是由于结构相似.吸收峰位置稍有偏移,因为Nd3+离子进入晶体取代离子的半径不同,晶格对Nd3+跃迁影响大小不同.根据J-O理论计算的晶场强度参数反映了它们性质的炯异.同时测试的偏振吸收光谱,表明了明显的偏振性,不同的偏振有不同性质,同一偏振两晶体的性质存有差异.     

4d金属掺杂增强SnO2对丙酮光学传感特性的理论分析

通过检测人体呼出气体中的微量丙酮可以筛查出早期的糖尿病患者,因此寻找能进行微量丙酮气体灵敏探测的材料是一个研究热点。本文计算4d金属杂质Mo、Ru、Rh、Ag掺杂金红石相SnO₂(110)表面吸附丙酮分子后的表面电荷布居(氧化还原性能)、态密度、光学性质以及吸附稳定性,讨论了4d金属杂质掺杂对金红石相SnO₂(110)表面光学气敏传感特性的影响。研究结果发现:各金属杂质对表面的氧化还原性能都有着不同程度的影响;4d电子在费米能级附近形成杂质峰,其中Ru-4d电子引入的杂质峰最大,离费米能级最近,对SnO₂的禁带宽度改善最大;Ru掺杂对于金红石相SnO₂(110)表面在可见光范围内(400~760 nm)的光学性质的改善相对于Mo、Rh、Ag掺杂也有着较大的优势;所有的掺杂表面都能自发吸附丙酮分子,吸附后稳定性为:Ru＞Rh＞Ag＞Mo。结论表明,Ru掺杂的SnO₂作为较为有效的丙酮光学气敏探测材料,有望通过探测人体呼出气体中的丙酮从而达到改善糖尿病的早期发现和诊断的效率。     

Fe对InP材料电子结构及光学性质的调控机理研究

采用基于密度泛函理论的线性缀加平面波(FLAPW)方法,研究了3d族过渡金属元素Fe对Ⅲ-Ⅴ族半导体InP的电子结构和光学性质的调控机理,并对其能带结构和电荷密度分布进行了分析.结果表明,InP为直接带隙半导体,其价带主要由P-3s和3p态构成,而导带则由In-5s电子态构成.当Fe元素替代In原子后,由于Fe和P原子的轨道杂化作用,InP带隙中出现杂质态,Fe-3d态产生自旋极化效应.随着Fe的掺杂浓度增大,Fe-P原子之间轨道杂化作用明显增加,费米能级逐渐进入价带,这导致了材料的电子跃迁几率提高,光学吸收边明显增强,跃迁峰发生红移.     

用海娜花天然染料为敏化剂制备纳米TiO2太阳能电池

以无水乙醇为溶剂,从海娜花中提取天然染料,用其作为敏化剂制备了纳米TiO2太阳能电池.采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)对天然染料组成进行分析,用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对不同pH值下的海娜花染料进行测试,并对其敏化的纳米TiO2太阳电池进行光电性能分析.结果表明:海娜花天然染料主要成分为指甲花醌、木犀草素,次要成分为类胡萝卜素、叶绿素a及芹菜素等;在中性(原始pH值)条件下,在可见光区约420 nm、470 nm、670 nm处有吸收峰,在紫外光区约340 nm处有吸收峰;在碱性条件下,由于指甲花醌、木犀草素、芹菜素等酚羟基质子解离,紫外吸收峰发生红移并且吸收强度增加;在酸性条件下叶绿素a失去卟啉环中的镁成为脱镁叶绿素,主要吸收峰都在420 nm和670 nm左右;在pH =5时,海娜花天然染料作为敏化剂制备的纳米TiO2太阳能电池的光电性能比较好,开路电压为0.39 V、短路电流密度为0.66 mA·cm-2、填充因子为0.60、光电转换效率为0.15;,400nm处IPCE为1.7;.     

氮气在M-g-C3N4(M=Fe,Co,Ni)表面吸附的第一性原理研究

利用第一性原理密度泛函理论方法计算研究了N2分子在M-g-C3 N4(M=Fe,Co,Ni)上的吸附,研究计算了M-g-C3 N4-N2(M=Fe,Co、Ni)构型的吸附能、结构参数以及电子性质.结果表明,N2分子可以吸附在M-g-C3 N4(M=Fe,Co,Ni)的金属上,并且延长了N≡N叁键键长.根据吸附后电子态密度的分析表明,过渡金属Fe、Co、Ni能很好的活化N2分子.同时,从差分电荷密度图上可以看出过渡金属Fe、Co、Ni与N2分子之间发生了电子的转移,电子由过渡金属Fe、Co、Ni转移到N2分子上.     

第一原理研究氧空位对BaTiO3晶体的电子结构和光学性质的影响

根据密度泛函理论,采用模拟计算软件CASTEP计算了含有氧空位钛酸钡晶体的电子结构和光学性质.结果表明,氧空位的存在没有在禁带中引入缺陷能级,但氧空位的存在对晶体的光学性质产生显著的影响.并得到氧空位的存在将引起钛酸钡晶体出现440～450 nm吸收峰的结论.     

4-(2,5-二甲基-3,4-二乙酰基)-1-吡咯基苯甲酸的合成及其晶体结构

在强酸性介质中,3,4-二乙酰基-2,5-己二酮与对氨基苯甲酸作用,满意地得到了4-(2,5-二甲基-3,4-二乙酰基)-1-吡咯基苯甲酸,用IR、1H NMR、高分辩质谱等对其进行了表征,用X射线衍射测定了晶体结构.该晶体属三斜晶系,P1空间群,a＝0.80950(10)nm,b＝0.81910(10)nm,c＝1.1900(2)nm,α＝101.600(10)°,β＝98.820(10)°,γ＝104.960(10)°,Z＝2,Dc＝1.364×103kg/m3.拟合了苯环平面和吡咯环平面的平面方程,并求出两平面之间的二面角为68.11°.     

一类具有π共轭基团氰尿酸盐:新型紫外非线性光学晶体和双折射晶体材料

含有(C3N3O3)3-基团的氰尿酸盐化合物因其具有特征的且与(B3O6)3-基团类似的平面共轭六元环的结构,近年来逐步受科研工作者的关注.相比于(B3O6)3-阴离子基团,等电子结构的(C3N3O3)3-基团具有更短的键长,更强的pπ-pπ之间相互作用,更均匀的p电子分布,以上几个特征使得(C3N3O3)3-基团具有更强的共轭特性,这也导致了含有(C3N3O3)3-基团的化合物具有更大的线性极化率(双折射)和二阶微观极化率(倍频系数).但是目前国内外对此类化合物的研究相对于硼酸盐材料还少之又少,该篇文章主要针对近年所报道的氰尿酸盐非线性光学晶体和双折射晶体进行简单的归纳总结和展望.