基于CsPbBr_(3)纳米晶掺杂硫醇-烯聚合物的荧光太阳集光器制备及集光性能EI北大核心CSCD

荧光太阳集光器在光伏建筑一体化方面的潜在应用受到了广泛关注。本文采用CsPbBr_(3)纳米晶作为集光器的发光中心,采用硫醇-烯聚合物作为集光器的透明光波导基质。通过荧光发射谱、吸收谱以及荧光寿命谱等对集光性能进行研究,发现将CsPbBr_(3)纳米晶掺入硫醇-烯聚合物后,发光峰位蓝移了11 nm、半高宽展宽了20.4 nm,这可归因于硫醇-烯聚合物基质的介电约束效应。同时,硫醇-烯聚合物基质大幅提高了CsPbBr_(3)纳米晶的发光稳定性。当CsPbBr_(3)纳米晶在硫醇-烯聚合物基质中的掺杂浓度为5.6%时,荧光太阳集光器的集光效率可达8.9%。采用商用的多晶硅太阳能电池耦合在荧光太阳集光器的边缘,在标准AM1.5的太阳光照条件下,器件开路电压为0.47 V,短路电流密度为7.14 mA/cm ^(2),填充因子为24.01%,光电转换效率为2.30%。     

基于VO2@SiO2核壳纳米粒子的热致变色薄膜

为解决VO_2热致变色薄膜可见光透射率低、耐候性差以及热分解法制备VO_2纳米颗粒易团聚等问题,提出了一种基于VO_2@SiO_2核壳纳米粒子的热致变色薄膜。首先利用VO(OH)_2表面负电荷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中氨基正电荷间的静电相互作用,在前驱体VO(OH)_2表面进行SiO_2包覆得到VO(OH)_2@SiO_2核壳纳米粒子,然后在Ar气氛下对其进行高温热处理得到VO_2@SiO_2核壳纳米粒子,将其分散至树脂中并涂覆在玻璃基材上得到热致变色薄膜,并对热致变色薄膜的热致变色性能及核壳粒子的耐候性进行了研究。从透射电镜照片可以看出SiO_2壳层可以阻止前驱体VO(OH)_2在热分解过程中的团聚长大,对光学性能的研究表明低折射率的SiO_2和空气能够提高热致变色薄膜的光学性能,并且当VO(OH)_2@SiO_2纳米粒子的质量分数为10wt%时复合薄膜的光学性能最佳。SiO_2壳层对VO_2的保护作用可以有效提高其抗氧化性,并且可以提升纳米颗粒在酸性环境下的耐腐蚀性,延长热致变色薄膜的使用寿命。     

强电负性配体诱导CsPbBr_3纳米晶蓝光出射

全无机钙钛矿纳米晶因其出色的光学性能(量子产率高、发射带宽窄、吸收截面大等)与简单便利的制备过程等特点受到了各国研究人员的极大关注.目前,制备的无机钙钛矿纳米晶主要集中在绿光和红光波段,蓝光无机钙钛矿纳米晶研究较少,且存在荧光量子效率低、稳定性差的问题,限制了其应用范围.选用强电负性2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为配体,采用热注入法制备无机钙钛矿纳米晶CsPbBr3,纳米晶呈片状,尺寸均一,结晶度好,荧光峰位于462nm,半高宽为20nm,荧光量子产率可达80%.通过测量CsPbBr_3纳米晶的时间分辨光致发光谱和瞬态吸收谱,研究了CsPbBr_3纳米晶产生蓝光的物理机理.该研究丰富了配体对于纳米晶相互作用的研究内容,极大地促进了无机钙钛矿纳米晶在光学器件中的应用.     

基于CsPbBr_3纳米晶掺杂硫醇-烯聚合物的荧光太阳集光器制备及集光性能

荧光太阳集光器在光伏建筑一体化方面的潜在应用受到了广泛关注。本文采用CsPbBr_3纳米晶作为集光器的发光中心,采用硫醇-烯聚合物作为集光器的透明光波导基质。通过荧光发射谱、吸收谱以及荧光寿命谱等对集光性能进行研究,发现将CsPbBr_3纳米晶掺入硫醇-烯聚合物后,发光峰位蓝移了11 nm、半高宽展宽了20.4 nm,这可归因于硫醇-烯聚合物基质的介电约束效应。同时,硫醇-烯聚合物基质大幅提高了CsPbBr_3纳米晶的发光稳定性。当CsPbBr_3纳米晶在硫醇-烯聚合物基质中的掺杂浓度为5.6%时,荧光太阳集光器的集光效率可达8.9%。采用商用的多晶硅太阳能电池耦合在荧光太阳集光器的边缘,在标准AM1.5的太阳光照条件下,器件开路电压为0.47 V,短路电流密度为7.14 mA/cm~2,填充因子为24.01%,光电转换效率为2.30%。     

Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2复合纳米结构的尺寸与磁性调控

采用共沉淀法和溶剂热法制备了不同尺寸的Fe_3O_4纳米粒子,通过Stber法和溶胶-凝胶法在Fe_3O_4磁核上包覆SiO_2和Ti O2壳层获得不同尺寸的Fe_3O_4@SiO_2@Ti O2复合纳米结构.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其结构、形貌和磁性进行了研究.结果表明,大尺寸复合纳米粒子包覆均匀,分散性好,饱和磁化强度较大,有利于TiO_2光催化剂的磁回收与再利用.     

(Au-Probe)@SiO_2单层纳米粒子膜制备及表面增强拉曼光谱研究

表面增强拉曼光谱(SERS)因其高达单分子检测的表面灵敏度而广受青睐,其增强机理主要包括电磁场增强效应(EM)和电荷转移增强(CT)。通常,前者占主导作用,且局域电磁场可极大地增强表面吸附分子的拉曼信号。而介质通常对局域电磁场和EM增强有一定影响,从而影响SERS检测,通过壳层隔绝纳米粒子(SHINs)可避免介质与SERS增强源间的直接接触。但迄今为止,几乎未见有关介质对其增强拉曼光谱(SHINERS)影响的研究,主要因SERS基底均匀性较差所致。制备了两种探针分子内嵌且Au核尺寸不同的核壳纳米粒子,即(55 nm Au-PNTP)@SiO_2和(110 nm Au-pMBA)@SiO_2,壳层厚度分别为3.5和4.0 nm,壳层结构连续且无针孔效应。采用液-液两相成膜法制备其单层膜,转移至固相基底上可作为SERS基底,(55 nm Au-PNTP)@SiO_2单层膜上SERS谱峰强度的相对标准偏差约为5.38%,(110 nm Au-pMBA)@SiO_2单层膜上相对标准偏差约为5.97%,其重现性及均匀性优良,符合作为SERS基底的要求。研究它们分别在空气和水两种介质中的SERS效应,结果表明Au核被致密无针孔效应的SiO_2壳层包裹,且探针分子内嵌其中,由此完全隔绝了电磁场增强源内核Au纳米粒子与介质的直接接触,当改变基底所处的环境时,其实际介质仍为SiO_2,因此在两种介质中SERS信号几乎不发生改变。内嵌探针分子的PNTP或pMBA被包裹在SiO_2壳层内,溶剂及氧气等均无法参与反应,因此探针分子未发生SPR催化反应,保持稳定的光谱特征。由此可见内嵌探针分子的SERS信号强度及光谱特征不受介质的影响,可望作为多介质环境使用的高灵敏度SERS检测以及稳定内标或标记的重要基底。     

NaYF_4∶Yb,Er上转换荧光纳米颗粒的共沉淀法合成及表征

以二乙二胺五乙酸(DTPA)为络合剂,采用共沉淀法合成了单分散的NaYF_4:Yb,Er上转换荧光纳米颗粒.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、荧光(FL)光谱、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)对合成的样品进行了表征.所合成纳米颗粒的粒径均一,通过改变络合剂DTPA的用最可使颗粒的平均粒径在20～120 nm范围内可调.纳米颗粒经煅烧后发生了由立方品型向六方晶型的转变,并伴随着荧光强度的大幅提升.还探讨了络合剂DTPA的用量、煅烧温度对纳米颗粒粒径、晶型及荧光性能的影响.研究结果表明:络合剂DTPA的加入虽然在一定程度上阻碍纳米颗粒由立方晶型向六方晶型的转变,但可获得单分散的小粒径纳米颗粒,其荧光强度仍能满足生物标记的要求.     

银/二氧化钛核壳纳米颗粒对碲化镉纳米晶的荧光增强研究

利用新合成的复合纳米结构银/二氧化钛核壳纳米颗粒,研究了金属银纳米颗粒对碲化镉纳米晶层荧光的增强情况.结果表明,这种新型复合金属纳米结构能极大地增强发光纳米晶层的荧光强度.银/二氧化钛核壳纳米颗粒是以水合肼、硝酸银和四异丙氧基钛为原材料,利用胶体化学法在水溶液中合成.透射电子显微镜图片表明这种新合成的银/二氧化钛纳米材料基本上呈球形,有较为明显的核壳结构,中间黑色的核是银纳米颗粒,外层颜色较浅部分是二氧化钛壳层.另外,包裹二氧化钛壳层后,银纳米颗粒的表面等离子吸收带从409 nm红移至430 nm,也证实了这种新型核壳纳米材料的形成.将此合成方法得到的银/二氧化钛纳米颗粒和碲化镉纳米晶用旋转涂覆方法进行直接组合后,得到了银纳米颗粒对碲化镉纳米晶荧光的明显增强,并对其增强的物理过程进行了讨论.这种能够增强荧光团发光的新型复合银纳米结构将在发光器件、荧光成像、生物探测等方面具有一定的应用价值.     

金属离子掺杂提高全无机钙钛矿纳米晶发光性质的研究进展

金属卤化物钙钛矿纳米晶由于其卓越的光电子性能,在发光二极管、激光器、X射线成像、太阳能电池及光电探测等领域中受到了极大的关注.与有机-无机杂化钙钛矿纳米晶相比,全无机钙钛矿CsPbX_3 (X=Cl, Br, I)纳米晶具有更优异的光电性能和更高的稳定性.为进一步提高CsPbX_3纳米晶的光致发光量子效率和稳定性,有研究已经着手调控纳米晶的微观结构,减少作为非辐射复合中心的缺陷.近年来,在金属离子掺杂CsPb X_3纳米晶过程中,发现不同种类和不同掺杂浓度的金属离子对其电子能带结构和光致发光性能有着巨大的影响,基于金属离子掺杂取得了光致发光量子效率接近100%的CsPb X_3纳米晶.本文综述了近年来在CsPbCl_3, CsPbBr_3, CsPbI_3和Mn~(2+)掺杂CsPbX_3 (Mn~(2+):CsPbX_3)四种体系中通过金属离子掺杂提高全无机钙钛矿纳米晶光学性能的研究进展及其性能提升的物理机制.此外,提出了下一步还需要深入研究的一些问题和策略,通过这些问题的深入研究,希望能促使全无机钙钛矿纳米晶在各种光电器件中得到更广泛的应用.     

含CsPbBr_3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其发光性能

采用热处理烧结方法制备了含CsPbBr_3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷(SiO_2-Al_2O_3-Li_2O-AlF_3-LiF)。通过X射线衍射分析了玻璃的自析晶现象与量子点生长之间的关系;TEM透射电镜分析了量子点的形貌特征;荧光光谱、吸收光谱和CIE色坐标等表征分析了量子点的发光特性。结果表明,最佳条件制备得到的含CsPbBr_3量子点的玻璃陶瓷材料可实现512 nm强绿光发射,半峰宽22.80 nm。将该玻璃陶瓷与365 nm紫外芯片封装构建绿光发光二极管(LED),有望替代绿色荧光粉成为新型固体发光领域的关键材料。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

3d~5金属离子共掺杂NaYF_4:Yb,Er纳米晶的上转换发光

采用水热法制备了Mn~(2+)/Fe~(3+)共掺杂的NaYF_4上转换纳米晶,通过改变掺杂浓度来调控晶相、晶粒尺寸以及上转换荧光发射强度。以Fe~(3+)共掺杂的上转换纳米晶为晶核,通过改变反应时间来调控SiO_2壳厚度,观察到上转换荧光发射强度在反应4 h的条件下出现最大值。Mn~(2+)/Fe~(3+)共掺杂的上转换纳米晶样品整体上转换荧光强度分别提高到3.7倍和4.5倍,同时Fe~(3+)共掺样品的红色上转换荧光增强近7倍。基于近红外980 nm激光激发下的稳态光谱研究,提出Yb~(3+)-过渡族离子和Er~(3+)之间的能量传递以及晶场对称性的改变引起了这种增强效应,随着过渡族离子掺杂浓度的增加,过渡族离子之间的交换相互作用导致上转换荧光的猝灭。     

MAPbBr3与MAPbBr3/(OA)2PbBr4核壳材料的尺寸效应和发光特性

利用配体辅助共沉淀法和超高速离心分别制得了3种不同尺寸的甲胺溴化铅MAPbBr3与核壳结构MAPbBr3/(OA)2PbBr4(辛胺溴化铅)纳米颗粒,并对其形貌结构和发光性能进行了表征.紫外-可见吸收光谱和室温荧光(PL)光谱测试表明,因量子局限效应,MAPbBr3与核壳结构MAPbBr3/(OA)2PbBr4纳米颗粒...     

Eu~(2+)/Eu~(3+)掺杂的微晶玻璃发光特性研究

通过高温熔融法和热处理成功制备了白光发光的Eu~(2+)/Eu~(3+)掺杂SiO_2-Al_2O_3-ZnO-K_2CO_3微晶玻璃。测试了微晶玻璃的X射线衍射谱(XRD)、激发光谱和荧光光谱。研究发现,X射线衍射谱表明了玻璃基质中存在β-Zn_2SiO_4纳米晶粒,根据XRD结果和Scherrer公式计算得到β-Zn_2SiO_4晶粒大小约为35 nm。在紫外光激发下,观察到强烈的宽带蓝光(400～460 nm)和红光(574,587,611,650和700nm)发光,分别对应Eu~(2+)的4f~65d→4f~7能级跃迁以及Eu~(3+)的~5D_0→~7F_J(J=0,1,2,3,4)能级跃迁,与未热处理玻璃样品相比较,微晶玻璃的发光强度大大增强。研究结果表明,Eu~(2+)/Eu~(3+)掺杂的SiO_2Al_2O_3-ZnO-K_2CO_3晶玻璃是一种白光LED潜在的基质材料。     

双壳层包覆Mn∶CsPbCl3纳米晶制备及潜指纹识别应用

全无机卤化铅铯钙钛矿纳米晶CsPbX₃(X=Cl,Br,I)因具有独特的光电特性,近年来在固体照明及显示、太阳能电池、阻变存储器等领域成为研究的热门之选。Mn²⁺是一种比Pb²⁺半径小的过渡金属离子,利用Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶能够实现波长位于600 nm左右可见光区域的橘黄色发射,且能够部分替代钙钛矿纳米晶中的Pb²⁺,降低钙钛矿纳米晶的毒性。然而,Mn²⁺掺杂的卤化物钙钛矿纳米晶仍易受环境中水分子等的侵蚀而导致其荧光特性严重退化。本文采用一种利用四甲氧基硅烷(Tetramethoxysilane,TMOS)和聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)对Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶进行双壳层的包覆方法,并分析了双壳层包覆法对钙钛矿纳米晶稳定性提升的机理。此外,还对比了双壳层包覆的Mn²⁺掺杂CsPbCl     

小粒径同质/异质壳层结构NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒的近红外发光特性

采用共沉淀法制备了粒径小于5 nm的六方相NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒.纳米颗粒表面缺陷会使发光中心产生严重的淬灭,对其表面包覆适当厚度的壳层可以有效地减少发光淬灭,提高发光性能.对NaGdF_4:3%Nd~(3+)核心纳米颗粒分别进行同质和异质包覆并且通过调节核壳比制备了不同壳层厚度的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4和NaGdF_4:3%Nd~(3+)@Na YF4纳米颗粒,研究了不同的壳层厚度对核心纳米颗粒发光的影响,并对两种不同核壳结构纳米颗粒的发光性能进行了对比.在808 nm近红外光激发下,NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒发射出位于约866,893,1060 nm的近红外发射.与核心纳米颗粒相比,核壳结构的纳米颗粒的荧光强度增强,荧光寿命增长,并且随着壳厚的增加,荧光强度出现先增强后减弱、荧光寿命逐步增长的趋势.与相同条件下同质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4纳米颗粒相比,异质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaYF_4纳米颗粒光谱荧光强度增强,寿命增长.     

静电纺丝技术制备Eu(BPA)3 phen/聚丙烯腈纤维及其性能

为了增强稀土络合物的物理化学性能和成型加工性能,以扩大稀土发光材料在防伪、荧光标识与OLED等领域中的应用,本文将实验合成的铕的络合物溶于聚丙烯腈,通过静电纺丝技术制备了一种新型的Eu(BPA)_3phen/PAN紫外荧光复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、热重差热分析仪(TG-DSC)与荧光光谱仪(FL)对发光纳米纤维的性能进行分析。实验结果表明,复合纤维的直径分布在200～400 nm,且随机取向。热重分析表明,Eu(BPA)_3phen/PAN复合纤维的初始分解温度约为310℃,热稳定性较好。此外,研究了掺杂不同浓度Eu(BPA)_3phen对纤维发光性能的影响,发现纤维的荧光发射强度随着Eu(BPA)_3phen含量的增加呈现先增后减的变化趋势,当Eu(BPA)_3phen的含量为2.5%时,荧光强度最高。这种新型的的Eu(BPA)_3phen/PAN荧光复合纤维在防伪和OLED等方面具有潜在应用价值。     

合成条件对(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶发光性能的影响

用沉淀法制备(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶,通过测量样品的X射线衍射谱、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜图像和透射电子显微镜图像分析其微观结构与形貌,测量样品的激发谱、发射谱及发光衰减曲线来分析发光特性。研究合成条件中沉淀剂、助熔剂、温度、退火条件等因素对(Eu_(0.045)Li_(3x)Lu_y)_2O_3纳米晶微结构、发光特性、荧光衰减及能级寿命的影响。实验表明,氨水沉淀下,合成前驱粉中加入碳酸锂,1000℃活性炭中退火获得的(Eu_(0.045)Li_3x=0.015)Lu_(y=0.94))_2O_3纳米晶,比相同条件不加碳酸锂的样品发光强度提高约2倍;比800℃空气中退火的(Eu_(0.045)Lu_(0.955))_2O_3纳米晶发光强度提高约4倍。     

Ge/SiO2纳米晶玻璃的制备及其荧光性质

以正锗酸乙酯和正硅酸乙酯为原料 ,合成了Ge/SiO2 纳米晶玻璃。探索了用溶胶凝胶法合成GeO2 /SiO2 玻璃 ,进而在高温 70 0℃下用氢气将其还原成Ge/SiO2 纳米晶玻璃的全过程。研究了Ge/SiO2 纳米晶玻璃的紫外吸收光谱、X射线衍射谱及荧光光谱。紫外吸收光谱显示由GeO2 /SiO2 玻璃向Ge/SiO2 纳米晶玻璃转变中有组成和结构的改变。X射线衍射谱明显显示有立方相Ge晶体颗粒在玻璃中析出。荧光光谱显示其具有荧光发射效应。根据其荧光发射峰值计算出Ge晶体颗粒平均大小为 3nm     

全无机钙钛矿CsPbBr_(3)微米棒的变温荧光特性EI北大核心CSCD

通过化学气相沉积法(CVD)在云母基底上制备得到CsPbBr_(3)微米棒,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶体结构进行表征。采用变温(10~290 K)荧光光谱研究了CsPbBr_(3)激子发光的温度依赖特性。实验发现,在室温下CsPbBr_(3)微米棒有两个发光峰,分别为位于2.357 eV、半宽为52 meV的自由激子发光及能量位于2.298 eV、半宽为73 meV的束缚激子发光。从10 K开始,随着温度升高,自由激子的峰位能量单调蓝移,束缚激子的峰位能量在120 K之前单调蓝移,其后趋于平缓。且激子峰半高宽随温度升高而逐渐增大。这种变温荧光特性主要是由于激子和纵向光学声子(LO)的相互作用引起的。本文有助于进一步理解CsPbBr_(3)光物理特性,对未来高性能光电子器件研究具有指导意义。