SiO2干凝胶中CdS量子点的光致发光性质

以正硅酸乙酯(TEOS)为SiO2的前驱物,硝酸镉为镉源,硫脲为硫源,用溶胶-凝胶法制备了CdS量子点掺杂的SiO2干凝胶,利用XRD、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱对其性质进行研究.样品的测试结果表明在SiO2干凝胶的网状结构中形成了CdS量子点,平均粒径为5.1 nm.SiO2凝胶中CdS吸收峰位置明显蓝移.在一定...     

不同制备条件对Zn2SiO4∶Mn2+粉末发光性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Zn2SiO4∶Mn2 粉末,探讨了体系pH值、热处理温度、煅烧气氛对材料结构和发光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)谱等分析手段对Zn2SiO4∶Mn2 粉末的结构、颗粒大小、形貌、发光性能进行了表征。结果表明:溶胶的pH值影响制备的粉体的结晶性和颗粒大小,当溶胶pH值为4.34时,体系水解缩聚反应充分,所得荧光粉的光致发光强度最强;煅烧气氛显著影响荧光粉的发光强度,前驱体在N2(90%) H2(10%)的还原气氛下煅烧得到的发光粉发光强度最强;最佳热处理温度为900℃。     

不同制备条件对Zn2SiO4：Mn^2＋粉末发光性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Zn2SiO4：Mn^2＋粉末,探讨了体系pH值、热处理温度、煅烧气氛对材料结构和发光性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光致发光（PL）谱等分析手段对Zn2SiO4：Mn2＋粉末的结构、颗粒大小、形貌、发光性能进行了表征。结果表明：溶胶的pH值影响制备的粉体的结晶性和颗粒大小,当溶胶pH值为4．34时,体系水解缩聚反应充分,所得荧光粉的光致发光强度最强;煅烧气氛显著影响荧光粉的发光强度,前驱体在N2（90％）＋H2（10％）的还原气氛下煅烧得到的发光粉发光强度最强;最佳热处理温度为900℃。     

SiO2干凝胶光致发光性质的研究

以硅酸酯Si(OC2H5)4(TEOS)和H2N(CH2)3Si(OC2H5)3(APS)为主要原料,在不同的条件下(催化剂、热处理、高分子添加剂)通过溶胶-凝胶法制备了一系列不同组成的SiO2干凝胶,并通过发光光谱对所得的干凝胶进行了表征.在长波365nm紫外光激发下,干凝胶样品都显示出较强的蓝光发射,但其发光波长和发光忖强度随着组成和处理条件的不同而有明显的差异.APS与有机酸(醋酸)和无机酸(盐酸、硝酸、硫酸)所得SiO2干凝胶的结果为IHAc(λmax=432nm)＞JHNO3(λmax=441nm)≈IH2SO4(λmax=426nm)>IHCI(λmax=442nm),并且在APS与HCl作用所得的干凝胶样品中,明显存在两种发光中心(其发射峰值波长分别位于442nm和487nm,相应的激发波长分别位于365nm和273nm).一定量的TEOS与APS相混合并与HAc作用不仅有利于干凝胶样品的迅速形成,而且有利于提高其发光强度:当R(APS/TEOS+TEOS摩尔比)=0.5～0.7时,样品发光较强;在0.5摩尔APS+0.5摩尔TEOS与3摩尔HAc的反应过程中加入高分子添加剂聚乙二醇(PEG5000、PE10000),所得样品的发光强度先随着PEG的加入量的增加而变强,然后随着PEG的加入量的增加而变弱,PEG5000和PEG10000的最佳掺杂量分别为0.8g和0.6g.在温度20～200℃的范围内,干凝胶样品的发光强度随着热处理温度的升高而增强,同时真空中处理样品的发光强度大于空气中处理样品的发光强度.这表明干凝胶样品的发光和氧缺陷及碳杂质有关.     

前驱溶液的pH值对制备Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+发光粉物相、形貌和发光性质的影响

以钛酸丁酯、醋酸钙、醋酸锌、柠檬酸和乙二醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+发光粉.研究了前驱溶液的pH值对溶胶-凝胶转变过程、发光粉物相组成、样品形貌和发光性质的影响.通过热重-差热分析(TG/DTA)、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)对前驱物分解、发光粉物相和颗粒大小进行了研究.采用荧光光谱对材料的光谱性质进行了表征.研究发现前驱溶液pH≤3时,所得发光粉样品为蓬松的、颗粒均匀的单相Ca2Zn4Ti16O38粉末,红色余辉时间较长;随着pH值增大,逐渐有杂质相TiO2、CaTiO3和Zn2TiO4生成,并且样品颗粒逐渐变大,颗粒团聚呈现不规则形状,余辉时间变短.结果表明,只有在pH≤3条件下以溶胶-凝胶法制备Ca2Zn4Ti16O38:Pr3+,Na+发光粉下才能获得被日光有效激发,并呈现余辉衰减慢的红色长余辉(644 nm)发光.     

压敏漆基质SiO2溶胶制备及其性能研究

以正硅酸乙酯为前驱体，乙醇为溶剂，盐酸为催化剂，采用溶胶-凝胶法制备了用于压敏漆基质薄膜材料的SiO2溶胶。不同的成膜助剂对SiO2溶胶的涂膜性能影响较大，其中以异丙醇作为添加剂的溶胶涂膜性能最好。吸收光谱测试结果表明SiO2溶胶不吸收激发光，同时发射光谱研究结果表明SiO2溶胶发光波长为415nm左右，不影响压敏漆探针分子的发光。     

快速溶胶-凝胶法制备YAG∶Ce3＋荧光粉及表征

建立一种快速溶胶-凝胶法制备YAG∶Ce3＋荧光粉方法.以聚乙二醇,氧化钇,氧化铈,硝酸铝及硝酸等为原料,实现了该法的快速制备YAG∶Ce3＋过程.研究结果表明,通过改进可使该法制备时间缩短至12h以内.X射线粉末衍射,扫描电镜,光谱分析等表明,使用该法较传统溶胶-凝胶法可以获得更高的发光强度.     

溶胶-凝胶法合成蓝色荧光粉SrAl2Si2O8∶Eu2+

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法以相应的硝酸盐和正硅酸乙酯(TEOS)为反应物在85℃水浴制得胶体,并将干燥后的胶体前驱物在较低温度(921℃)下还原制得蓝色发光材料SrAl2Si2O8∶Eu2+.分别以热重(TG)-差示扫描量热(DSC)、X射线粉末衍射(XRD)、光致发光(PL)对合成产物进行了表征.并深入研究了溶胶-凝胶法制备过程中的影响因素,如pH值、乙醇含量、柠檬酸含量等,确定了合成SrAl2Si2O8∶Eu2+的最佳条件.XRD分析表明,当金属离子与柠檬酸的量的比为1∶1,无水乙醇的量至少保证TEOS完全溶解于其中,溶液pH值为1.0～2.0时,可得到纯的SrAl2Si2O8六方物相.发光分析表明,产物在监测463 nm波长下的激发峰为327 nm,在394 nm激发下的发射光谱峰为468 nm.     

溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2多层增透膜

在酸催化体系中以钛酸丁酯为前驱体制得TiO2溶胶,以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体制得SiO2溶胶,采用提拉法在普通载玻片上镀膜。辅助MASS膜系设计软件进行模拟计算,得到了透射率为99%的膜片。根据理论模拟结果,实验采用交叉镀膜,制备出了宽带增透TiO2-SiO2多层膜,其方法有别于以往的TiO2/SiO2复合膜法。用紫外-可见分光光度计测量了样品的透射光谱。实验发现,样品具有明显的宽带增透效果：在400-700nm波段,当光线垂直入射时,增透6%左右;45°角入射时,可增透10%。     

小角x射线散射法研究甲基改性氧化硅凝胶的双分形结构

以正硅酸乙酯［Si(OC2H5)4,TEOS］和甲基三乙氧基硅烷［CH3Si(OC2H5)3,MTES］为前驱体，通过共水解法和两步法制备出两种不同的甲基改性氧化硅凝胶，在北京同步辐射光源(BSRF)小角x射线散射(SAXS)站测量了凝胶的散射强度，计算了凝胶的平均粒径、两相间比表面积等参数，在此基础上分析了凝胶的分形特征，发现存在两个尺度上的分形结构，分别对应于从SiO2原生颗粒到一次团聚体和从一次团聚体到簇团两种尺度.辅以透射电子显微镜(TEM)观测，证实由两种方法获得的凝胶具有非常不同的微观结构.实验证明，利用SAXS技术研究甲基改性凝胶的分形特征是获得凝胶微观结构的有力工具. 关键词： 甲基改性凝胶 氧化硅 小角x射线散射(SAXS) 分形结构     

聚乙二醇在Al2O3/水界面吸附行为的ESR研究

采用电子自旋共振技术结合自旋标记研究了聚乙二醇在Al₂O₃/水界面的分子构型和运动行为.结果表明,聚乙二醇在Al₂O₃上的吸附等温线呈S型,吸附量随聚乙二醇分子量增加而减小,聚乙二醇在Al₂O₃表面是多点吸附,分子中的大部分链节平躺在Al₂O₃表面、少部分链节伸向溶液。     

低温燃烧合成法制备的氧化铝陶瓷粉体的发光特性

α-Al₂O₃∶C单晶具有优良的热释光特性,被用做热释光剂量计,但α-Al₂O₃∶C晶体剂量计的形状不易加工,生产成本高且碳在晶体中难以掺杂均匀。采用低温燃烧合成法以无水乙醇为溶剂,尿素为染料,硝酸铝为反应物制备少团簇、分散均匀的片状α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体。探讨不同点火温度和不同退火温度对其光致发光特性的影响,不同退火温度对热释光特性的影响以及热释光与辐射剂量(90Sr β)的关系。通过分析α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的光致发光光谱得出：α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的发射波长在395 nm附近,点火温度T≤800℃时,点火温度为500 ℃制备的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的光致发光强度最强;在相同点火温度T=500 ℃下,经不同温度退火制备α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体,点火温度为500 ℃制备的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体经1 000 ℃退火后光致发光强度最强。通过分析α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的热释光曲线得出：退火后的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体在200 ℃左右的热释光峰值占主导,900 ℃退火的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体在200 ℃附近的热释光峰值最强;通过峰高法对900 ℃高温退火处理后的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体位于200 ℃左右的热释光峰做剂量响应曲线,可以看出,在1～50 Gy剂量范围内具有良好的热释光剂量线性响应关系,在50～200 Gy剂量范围内出现超线性响应关系。与α-Al₂O₃∶C晶体(1～10 Gy)和多孔Al₂O₃∶C薄膜(1～10 Gy)相比,α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的线性剂量响应范围明显扩大。此研究可为提高氧化铝陶瓷粉体的热释光性能提供思路。     

MoO_3/Si界面区钼掺杂非晶氧化硅层形成的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过模拟MoO_3/Si界面反应,研究了MoO_x薄膜沉积中原子、分子的吸附、扩散和成核过程,从原子尺度阐明了缓冲层钼掺杂非晶氧化硅(a-SiO_x(Mo))物质的形成和机理.结果表明,在1500 K温度下, MoO_3/Si界面区由Mo, O, Si三种原子混合,可形成新的稳定的物相.热蒸发沉积初始时, MoO_3中的两个O原子和Si成键更加稳定,同时伴随着电子从Si到O的转移,钝化了硅表面的悬挂键. MoO_3中氧空位的形成能小于SiO_2中氧空位的形成能,使得O原子容易从MoO_3中迁移至Si衬底一侧,从而形成氧化硅层;替位缺陷中, Si替位MoO_3中的Mo的形成能远远大于Mo替位SiO_2中的Si的形成能,使得Mo容易掺杂进入氧化硅中.因此,在晶硅(100)面上沉积MoO_3薄膜时, MoO_3中的O原子先与Si成键,形成氧化硅层,随后部分Mo原子替位氧化硅中的Si原子,最终形成含有钼掺杂的非晶氧化硅层.     

YVO_4∶Eu~(3+)@SiO_2核壳结构纳米复合材料的合成与表征

用沉淀法制备了尺寸约为8 nm的YVO4∶Eu3+纳米粒子,然后用反相微乳液法在YVO4∶Eu3+纳米粒子的表面包覆了一层Si O2壳。利用XRD、TEM、UV-Vis吸收光谱和光致发光光谱对合成的样品进行了表征。得到的复合物具有较好的核壳结构,通过改变硅酸四乙酯的用量可以改变Si O2壳的厚度。研究了Si O2壳对YVO4∶Eu3+发光性质的影响,结果表明:包覆和未包覆的样品在紫外光激发下都有Eu3+的特征发射;随着Si O2壳厚度的增加,发光强度和量子效率越来越低,Eu3+格位对称性越来越高。     

超低密度SiO2气凝胶的制备研究

超低密度的SiO2气凝胶是一种经典的三维网状纳米多孔材料,已经广泛应用于如保温隔热、吸附等多种领域。以四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,采用酸碱两步法,利用乙醇超临界干燥技术制备了超低密度的SiO2气凝胶,分别利用SEM\TEM\BET等表征手段对该气凝胶进行了一系列的研究,发现当其密度为0.6 mg/cm3时,气凝胶拥有最佳的综合性能。该种气凝胶具有超低密度、高比表面积、加工成型性好、制备周期短等优点,有望在激光惯性约束聚变实验中作为冷冻靶发挥巨大的作用。     

Synthesis and characterization of monodispersed CdS nanoparticles in SiO2 fibers by sol–gel method

Cadmium sulfide (CdS) has been synthesized by a sol–gel route in order to obtain chemically protected, stable nanoparticles. The CdS nanoparticles in the SiO₂ gel matrix were dried to form monoliths of 1 in. diameter. The TEOS:H₂O:HCl:C₂H₅OH and TEOS/Cd mole ratios were varied to obtain narrow size distributed CdS nanoparticles. The UV absorption measurements indicated sharp absorption at 260 and 350 nm for different precursor compositions. SiO₂ gel containing the CdS nanoparticles was spin coated onto substrates in order to monitor the surface morphology of the samples. Scanning electron microscope measurements revealed formation of CdS nanoparticles within the branches of gel-network. Depending upon the mole ratio of additives and drying method, fibers or monolithic tablets of CdS nanoparticles could be produced.     

DFT modeling of the hydrolysis of isocyanic acid over the TiO2 anatase (1 0 1) surface: Adsorption of HNCO species

The nature of the interaction of isocyanic acid (HNCO) with the active centers at the ideal anatase TiO₂ (1 0 1) surface were studied using ab initio density functional theory (DFT) method with a cluster model. Two types of adsorption of isocyanic acid are found to be likely at (1 0 1) surface – dissociative and molecular adsorption. Only molecular adsorption of HNCO leads to the direct weakening and further splitting of the NC bond, which is a necessary step for the hydrolysis of isocyanic acid. During molecular adsorption of HNCO, an energetically stable intermediate surface complex is created with an adsorption energy of −1.33 eV, in which the HNCO skeleton is changing due to new strong bonds between C–O_s and N–Ti_s. Based on the existence of this intermediate complex a probable reaction pathway for the hydrolysis of HNCO over the ideal anatase (1 0 1) surface was developed. A surface oxygen vacancy was formed after the decomposition of the intermediate complex and CO₂ desorption. Afterwards, water adsorbs at the oxygen vacancy site and NH₃ is successively formed. The HNCO hydrolysis over TiO₂ was found to be energetically favorable with global energy gain of about −2.08 eV.     

Solid-state NMR studies of the adsorption and photooxidation of ethanol on mixed TiO2--SnO2 photocatalysts

In situ solid-state NMR methodologies have been used to investigate the photocatalytic oxidation of ethanol (CH₃CH₂OH) over a series of SnO₂-based photocatalysts. The adsorption of ethanol on commercially available SnO₂ powder was studied using both cross-polarization ¹³C NMR and REDOR experiments, and showed the formation of two surface ethanol species, hydrogen-bonded ethanol at surface hydroxyl groups and ethanol chemisorbed to the SnO₂ surface (Sn–OCH₂CH₃). ¹³C NMR of the adsorbed ethanol was used to characterize the surface of monolayer SnO₂–TiO₂ coupled photocatalysts supported on porous Vycor glass. In situ solid-state NMR studies showed that the photooxidation of ethanol over the monolayer photocatalysts was slower than that over a supported TiO₂ monolayer photocatalyst due to the build-up of reaction intermediates such as acetic acid on the catalyst surface. ¹¹⁹Sn NMR experiments characterized the tin species on the porous Vycor glass support.     

PVA–APTEOS/TEOS Hybrid Sol–Gel Pervaporation Membrane for Dehydration of Ethanol

Novel organic–inorganic hybrid membranes were prepared by co-hydrolysis and co-condensation reactions of aminopropyltriethoxysilane (APTEOS) and tetraethylorthosilicate (TEOS) in poly(vinyl alcohol) (PVA) aqueous solution. These sol–gel reactions make a silica nanoparticles network which cross-links the structure of membranes. As a result, swelling properties of the membranes change due to these cross-linking reactions. The relative molar content of APTEOS to (APTEOS + TEOS) was changed from 0.0 to 0.75. The effect of APTEOS to (APTEOS + TEOS) on morphology as well as pervaporation performance of the membranes for dehydration of ethanol was investigated. It was found out that the hybrid membranes with a certain mass ratio of 1:1 (APTEOS + TEOS to PVA) exhibit higher permselectivity and more permeation flux for dehydration of ethanol aqueous mixtures compared with the PVA–TEOS membranes. Because hydrolysis and condensation reactions of mixed silanes make smaller silica nanoparticles, the permeability properties of the membranes improve in comparison with those of the membranes prepared using a single silane.     

三联吡啶钌超分子包合物及其SiO2复合纳米粒的电化学发光信号放大

利用环糊精类物质能够形成超分子包合物的性质,研究了电中性的β-环糊精（β-CD）和负电性的羧甲基-β-环糊精（CM-β-CD）与电化学发光（ECL）活性物质三联吡啶钌（Ru（bpy）₃²⁺）形成超分子包合物的能力及其对ECL的增强作用。结果表明：形成的超分子包合物能够增强Ru（bpy）₃²⁺的ECL,其中CM-β-CD具有更强的增强作用。相对于Ru（bpy）₃²⁺,CM-β-CD增强了1.42倍,而β-CD仅为1.28倍。以制备的表面电荷为负的SiO₂纳米粒为载体,考察了其对Ru（bpy）₃²⁺超分子包合物的吸附能力。结果表明,与Ru（bpy）₃²⁺的CM-β-CD超分子包合物相比,SiO₂纳米粒载体对Ru（bpy）₃²⁺的β-CD 超分子包合物表现出了更强的吸附能力。制备了ECL信号放大能力最强的β-CD-Ru（bpy）₃²⁺超分子包合物的SiO₂复合纳米粒。