共振拉曼光谱技术应用综述

拉曼光谱是提供物质结信息的强有力工具。但由于拉曼散射信号弱，灵敏度低，因此应用范围受到限制。而在共振拉曼光谱(RRS)中，由于激发光源频率落在分子的某一电子吸收带内，分子吸收光子向电子激发态的跃迁变成了共振吸收，因此对入射光的吸收强度大大增加。与常规拉曼光谱相比，RRS能够提高信号强度的106倍。因此，RRS检测技术以其更高的灵敏度和选择性而具有更广的应用，特别是在生物学及医学等领域。如：(1)生物基质中的类胡萝卜素和叶绿素等色素分析；(2)细胞、蛋白质和DNA等有机物研究以及一些临床疾病诊断。RRS可以得到在常规拉曼光谱中隐藏的、更为重要的分子结构信息。RRS总是在很低的浓度下测试，且共振拉曼增强的谱线是属于产生电子吸收的基团，这对于有色物和生物样品尤为重要。因为很多这类样品的活性部位接近于生色基团，且研究对象往往是生物大分子的某一部分，所以在研究生物物质的结构和功能的关系时，RRS起着重要作用。近年来，由于光谱技术的发展使得RRS检测技术得到创新与延伸，如液芯光纤共振拉曼光谱和透射共振拉曼光谱等新技术的应用。通过对近几年有关RRS技术应用的原始论文、数据和主要观点进行归纳整理与分析提炼，介绍了RRS这一专题的历史背景和研究现状，分别对共振拉曼光谱的色素检测、生物检测和爆炸物检测等应用领域展开详细的综述，并介绍了相关新技术的发展应用。随着光谱技术的快速发展，RRS必将在科研领域拥有其他光谱技术不可取代的重要地位。     

水热法合成纳米花状二硫化钼及其微观结构表征

本文以钼酸钠、硫代乙酰胺为前驱体, 硅钨酸为添加剂, 成功用水热法合成高纯度纳米花状二硫化钼. 产物特性用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)进行表征. XRD和EDS图显示实验产物为二硫化钼, 且其结晶度和层状堆垛良好. SEM图谱则表明二硫化钼为纳米花状结构, 颗粒直径300 nm左右, 由几十上百片花瓣组成, 每片花瓣厚度十个纳米左右. 通过以硅钨酸为变量的梯度实验, 研究发现, 硅钨酸对于纳米花状MoS₂的形成具有重要作用, 不添加硅钨酸, 无法形成纳米花状MoS₂, 此外, 硅钨酸的剂量会影响合成MoS₂的大小和形貌. 本文还对纳米花状二硫化钼的形成机理做了初步的讨论.     

基于红外光谱研究沥青燃烧机理和有害气体成分分析

利用Rosemount气体分析仪和定碳炉搭建起固定床燃烧反应试验平台,通过红外光谱分析技术定量分析沥青及其胶浆在高升温速率条件下燃烧反应的有毒气态产物成分、及其释放规律。研究表明,在高升温速率、近等温条件下,沥青及胶浆的燃烧过程可近似分为活泼挥发组分析出燃烧、二次挥发析出结合残炭燃烧两个阶段,其主要气态产物为CO2,CO,NO,NO2及SO2。沥青材料中活泼挥发组分含量是影响燃烧气态产物释放规律的关键因素之一,减少沥青材料中活泼挥发组分的含量可有效降低燃烧气态产物的生成、尤其是CO的产生。     

Mo-X(B, C, N, O, F)共掺杂TiO2体系的光催化协同效应研究

采用密度泛函理论平面波超软赝势方法, 计算并分析了Mo/X(B, C, N, O, F)共掺杂TiO₂体系的形成能、电子结构和光学性质, 研究了共掺杂协同效应对于计算体系光催化性能的影响机制. 首先计算出不同掺杂体系的态密度及能带结构, 利用能带理论分析了共掺杂效应对于禁带宽度的调控作用, 进而分析了共掺杂对TiO₂光催化能力和稳定性的协同作用. 结合电荷密度图, 分析原子间的电荷转移情况, 得到计算体系中各原子成键状态. 最后, 结合光吸收谱线分析得出Mo/C共掺杂类型在调制TiO₂体系中可见光波段的光催化性能上优势明显, 在催化作用上表现出协同效应. 本文的理论研究对共掺杂方法在TiO₂光催化领域有着一定的指导意义.     

基于平面波展开法的二维光子晶体表面模式研究

采用平面波展开法研究了四种二维光子晶体结构(圆柱介质柱四方晶格、圆柱介质柱三角晶格、正方介质柱四方晶格、正方介质柱三角晶格)的带隙宽度随介质柱尺寸变化的关系.使用平面波展开法计算常规晶格和表面缺陷晶格的模式并进行结果叠加,研究了各结构的二维光子晶体在带隙宽度最大时的表面模式.结果表明,同种晶格的光子晶体带隙宽度随着介质柱的尺寸增大呈先增后减趋势,存在最大值.随着表面介质柱尺寸的增加,四种晶格表面模式曲线均呈下降趋势.四方晶格光子晶体与三角晶格相比,表面介质柱尺寸的变化范围更大,但能获取表面模式频率范围较小.     

锐钛矿型TiO2(101)面本征点缺陷的理论研究

采用平面波超软赝势方法计算了锐钛矿型TiO₂(101)面存在本征空位和间隙点缺陷的几何结构以及缺陷形成能.首先分析了点缺陷对表面结构的影响，发现不同类型缺陷导致缺陷周围原子有不同的位移趋势：O空位的产生导致空位周围的Ti原子向空位外移动，Ti₁和Ti₂空位的产生均使O₁自发地与周围的O原子团聚，O_i原子易被周围的氧原子吸附而成键，而Ti_i2缺陷几乎 关键词： 第一性原理 2')" href="#">TiO₂ 点缺陷 表面结构     

LED梯度折射率封装结构的蒙特卡罗模拟

针对封装胶中掺杂纳米颗粒以及采用梯度折射率的LED封装模式,用蒙特卡罗方法模拟光在胶体中的传播,分析散射系数对透光率的影响.结果表明,透光率随散射系数增大而减小.对于固定的封装层数,各层均采取最佳折射率值时,透光率可以达到最大.梯度折射率值逐渐减小的多层纳米掺杂封装结构,透光率高于传统的封装模式,能够提高LED的出光效率.     

非晶硅太阳电池结构模拟设计

为了从理论上分析提高非晶硅太阳能电池的转化效率,运用微电子和光子结构分析一维器件模拟程序模拟非晶硅太阳电池a-SiC∶H/a-Si∶H/a-Si∶H结构,分析比较了不同前端接触透明导电层的功函数ФITO、禁带宽度、本征层厚度、掺杂浓度、缺陷态密度等因素对太阳电池性能的影响.模拟得到,在功函数达到5.1 eV,禁带宽度1.8 eV,本征层厚度265 nm等最优化条件下,非晶硅太阳能电池转化效率达到9.855%,比一般非晶硅太阳能电池转化效率高近2%.     

表面增强拉曼散射(SERS)衬底的研究及应用

表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)是通过吸附在粗糙金属表面或金属纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共振(SPR)相互作用而引起的拉曼散射增强现象,是一种高灵敏的探测界面特性和分子间相互作用的光谱手段。文章归纳总结了近年来常用的SERS衬底的制备方法(溶液中的金属溶胶(MNPs in suspension)、金属纳米粒子的自组装(self-assembly)、模板法(Template method)和纳米光刻法(Nanolithographic)等;综述了这些衬底的表面增强拉曼特性;着重介绍了SERS增强在环境监测和生物医学应用上的最新国内外研究动态。目前已经能够实现增强因子高、可靠性好、重现性强的SERS衬底的可控制备,表明SERS可以作为一种高性能的分析探测工具,充分实现其潜在应用价值。     

白光LED用Sr3LiMgV3O12:Eu3+单基质荧光粉的研究

采用高温固相法合成了一种新型单基质Sr3-2xLi1+xMgV3O12∶xEu3+荧光粉,研究了其在不同的合成温度及Eu3+掺杂浓度等条件下的发光性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪(PL)等对样品进行表征。荧光光谱表明Sr3-2xLi1+xMgV3O12∶xEu3+荧光粉具有与近紫外芯片相匹配的激发光谱,其宽阔的发射光谱(450～630nm)使得该类物质具有作为白光LED用单基质荧光粉的巨大优势。