热处理棕褐色电气石光谱学特征与颜色成因初探

电气石属三方晶系的硼铝硅酸盐,主要有铁电气石、锂电气石、镁电气石、钠-锰电气石等品种,因含不同的过渡元素或色心而呈绿、蓝、黄、红、粉、棕和黑色。选取棕褐色电气石样品在还原和中性气氛加热3 h,结果显示,600 ℃晶体出现大量裂隙;500和450 ℃棕褐色调减弱,透明度大大提升,500 ℃裂隙稍多;350 ℃加热,样品变绿黄棕色;250 ℃加热样品略微变浅,仍为棕褐色调;加热后∥c轴切面见明显绿色与棕色二色性,垂直c轴切面,即{0001}面,为棕色;综合显示,最佳变色温度在450~500 ℃。利用X射线荧光光谱(XRF)、红外吸收光谱(IR)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)对热处理前后样品进行分析,样品属于富Mn和Fe的锂电气石。样品中红外特征吸收峰在3 800~3 400,1 350~1 250,1 200~800与800 cm-1,近红外光谱有4 720,4 597,4 537,4 441,4 343,4 203和4 170 cm-1特征峰。热处理后,由M-OH(M为Al,Mg,Fe和Mn等)伸缩和弯曲振动所致的3 800~3 400 cm-1吸收峰减弱,600 ℃消失,与加热失水行为导致的结构水弯曲/伸缩振动减弱有关;近红外光谱4 170和4 720 cm-1吸收消失。棕褐色电气石在∥c轴切面的可见光范围内具有715,540和417 nm吸收带,依次为Fe2+ d-d(5T_2g→5E_g)跃迁、Fe2+→Fe3+(IVCT)、Fe2+→Ti4+(IVCT)所致。样品具有高的Mn含量,417 nm附近的吸收可能存在Mn2+ d-d (6A_1g→4A_1g, 4T_Eg)自旋禁阻跃迁产生的413/414 nm叠加。热处理使Mn3+还原成Mn2+,Mn2+增加导致414 nm吸收峰增强,因此417 nm附近吸收带变化不大。同时,热处理后与Mn3+有关的520 nm吸收也同时消失,520 nm吸收带的存在也可能是540 nm吸收带呈非对称吸收峰的原因。450 ℃以上热处理后,715和417 nm吸收带变化不大,位于绿光区的540 nm吸收带消失,分析认为加热使得部分Fe3+还原为Fe2+,导致Fe2+→Fe3+(IVCT)减少,在∥c轴切面上540 nm吸收显著减弱。540 nm吸收带在绿色光区域,其消失导致绿色光透过,样品呈绿色。     

γ射线辐照与O2退火对Bi∶CdWO4单晶体光谱性能的影响

用500和800℃,在氧气下,对掺Bi钨酸镉晶体进行热退火处理,测定了处理后晶体的吸收光谱与发射光谱。随退火处理温度的升高晶体的吸收强度降低,吸收边带发生蓝移。在373与980nm的光激发下,分别观察到发光中心为528nm的CdWO4晶体本征发光与发光中心为1 078nm的Bi 5+发光。晶体样品通过高温氧气处理,发光中心为528nm的荧光带强度增强,但发光中心为1 078nm的荧光带强度变弱。这可能是由于氧退火使Bi 5+转化成Bi 3+所致。经退火处理后,晶体的颜色逐渐变浅,透光率明显提高,这是由于晶体中氧空位减少所致。经γ射线辐照处理后,528nm处的发光增强,而1 078nm处的发光减弱,这可能是由于γ射线辐照后导致Bi 5+变成Bi 3+。     

变色磷灰石的可见光光谱特征研究

磷灰石是珠宝市场上常见的宝石品种,因颜色丰富而广受欢迎。变色磷灰石是稀有品种且价格高昂,该品种在D65光源（色温6 500 K）下呈黄绿色,A光源（色温2 856 K）下呈粉红色,其可见光光谱的谱学特征与变色成因未被详细研究。基于此,将一颗变色磷灰石晶体,沿其平行c轴和垂直c轴方向各切下一个薄片并双面平行抛光,分别测试其可见光光谱与微量元素。结果发现,其可见光光谱中谱峰较多：位于583和578 nm处的吸收双峰强度最强,位于748和738 nm处的吸收双峰强度中等,分别位于688和526 nm处的吸收峰,强度较弱。还有一些非常微弱的吸收峰,分别位于514,483,473和443 nm处。位于748和738 nm处的吸收双峰与583和578 nm处的吸收双峰共同造成了红橙光区的透射窗,583和578 nm处的吸收双峰与526 nm处的吸收峰共同造成了黄绿光区的透射窗。D65光源和A光源由于相对光谱功率分布不同,在不同透射窗的透过有所不同,导致变色磷灰石在不同光源下呈现出不同颜色。D65光源中黄绿光成分较多,透过黄绿光区透射窗的成分较多,D65光源下磷灰石呈黄绿色,A光源中红光成分较多,通过红橙光区透射窗的成分较多,A光源下磷灰石呈粉红色。因此,磷灰石的变色效应与位于748和738 nm处的吸收双峰,位于583和578 nm处的吸收双峰以及位于526 nm处的吸收峰相关。根据微量元素数据与稀土元素的晶体场理论,这些吸收峰是由稀土元素钕（Nd）导致。根据不同晶体方向样品的可见光光谱特征,平行c轴方向变色效果更好,建议加工变色磷灰石晶体时宝石台面应尽量平行c轴。该研究结合微量元素与可见光光谱分析了变色磷灰石的变色成因,并为其加工切割方向提供了指导。     

二氧化硅蛋白石光子晶体中粒子重构对光学性质的影响

使用自组装法制备了蛋白石结构二氧化硅纳米球三维光子晶体,并对样品在150,300,450℃温度下进行了热处理.随热处理温度的升高,光子晶体禁带中心波长出现22.5 nm的蓝移,且禁带宽度变窄.对于在450℃热处理的样品,其测量的禁带中心波长为572.5 nm,与理论计算结果有较大差异.引起样品光学特性变化的原因是热处理...     

玻璃中CdSeS纳米晶体的室温光致发光谱

对掺有过饱和的镉、硒和少量硫的玻璃在500～800℃分别退火4h,生长了不同尺寸的CdSe_1-xS_x纳米晶体。测量了纳米晶体的室温吸收光谱和光致发光(PL)光谱,550℃生长的样品在300～800nm的范围没有观察到吸收和发光峰,表明温度低于550℃玻璃中不能形成纳米晶体。生长温度在600～650℃,纳米晶体的PL光谱主要为两个宽的发光带,即带边激子发光带和通过表面态复合的发光带。随着生长温度的升高,带边复合发光的蓝移减小,通过表面态的发光逐渐消失,并出现了叠加于宽发光带上的一系列明显的弱发射峰。不同温度生长的样品中,叠加峰的能量相同。同一样品中叠加峰的能量不随激发光波长的变化而变化。     

氢对GaAs薄膜的钝化作用

报导了射频磁控溅射与沉积气氛掺氢相结合制备单层(13~20 nm厚)高质量GaAs多晶态纳米薄膜的方法,研究了氢钝化对薄膜微观结构及光学性质的影响.对GaAs薄膜进行了X射线衍射、原子力显微镜、吸收光谱、光致荧光谱的研究分析.结果表明,衬底温度500℃的掺氢薄膜和520℃的薄膜呈面心立方闪锌矿结构,薄膜的晶团尺寸较大,微观表面较为粗糙,其吸收光谱出现了吸收边蓝移和明显的激子峰,带隙光致荧光峰强明显增加,说明氢在衬底温度500℃~520℃下对薄膜有重要的钝化作用.     

低温热处理刚玉实验中含水矿物包裹体的特征研究

近年来,低温热处理刚玉出现在宝石交易市场,由于其特征容易与天然刚玉混淆,如何鉴定低温热处理刚玉成为宝石实验室的研究热点。在弱氧化氛围,360,610和650 ℃条件下,先后对9粒刚玉进行了热处理实验,并采用显微拉曼定性分析刚玉中的包裹体、显微镜下观察包裹体形貌、显微红外光谱分析含水矿物包裹体中羟基的特征峰等方法,对刚玉低温热处理前后的特征进行了对比研究。热处理实验揭示：600 ℃左右温度、弱氧化氛围已能有效去除刚玉中的蓝色调,并增强红色,可达到热处理改善或改变刚玉颜色的目的。研究结果表明：针铁矿、高岭石、勃姆石等含水矿物包体主要存在于刚玉的开放裂隙中,硬水铝石、磷灰石、云母等含水矿物包体主要存在于刚玉晶体中。针铁矿热处理前红外光谱可显示与羟基相关的3 435 cm-1吸收峰,并伴有以3 185 cm-1为中心的吸收宽带,经360 ℃热处理后相关吸收消失,其颜色由亮黄色变为红色;高岭石热处理前红外光谱在3 620,3 648,3 670和3 698 cm-1附近显示一组与羟基相关的吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失;勃姆石热处理前红外光谱显示与羟基相关的3 086和3 311 cm-1吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失。硬水铝石包裹体通常呈针状,热处理前红外光谱显示与羟基相关的1 980和2 110 cm-1吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失,但仍保持针状晶形假像;磷灰石包体通常呈透明柱状或粒状晶形,由于OH与F相互作用,红外光谱在3 550 cm-1附近显示与羟基相关的吸收峰,610 ℃热处理后相关吸收峰仍然存在,磷灰石包体的形貌未见改变;白云母呈近透明无色片状晶形分布于刚玉中,红外光谱在3 624 cm-1附近显示与云母中羟基相关的吸收峰,650 ℃热处理后这一吸收峰仍然存在,云母的形状未见变化,透明度略微降低。通过实验,证明含水矿物包裹体对于鉴定低温热处理刚玉具有重要作用。     

基于NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料的色彩设计

采用共沉淀法制备β-NaYF4:Yb3+,Er3+。X射线衍射图谱结果表明退火有利于β相生长。样品在970nm处有一强烈吸收峰,利用980nm激光激发样品,实现红、绿、蓝三色上转换发光;其中蓝光相对较弱,红、绿光的发射峰分别为521,539,659nm。速率方程表明红、绿发射对应跃迁均是双光子过程,实验结果与理论分析相符。此外,对红、绿发射带面积比的研究表明激发功率和Yb3+掺杂量影响发光颜色;进而可实现简便的色彩设计。     

非晶SiO_x:C颗粒在空气中经高温煅烧后光学性质的研究

通过高温裂解法制备了非晶SiO_x:C颗粒,该颗粒在空气中经不同温度进行煅烧.利用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对SiO_x:C颗粒样品的结构、形貌和光学性质进行了研究.结果显示:随着煅烧温度的升高,样品的荧光光谱的峰位发生蓝移;当煅烧温度为500℃时,样品的荧光峰蓝移到417 nm处,且强度最强;而且该颗粒拥有红、绿、蓝三色的荧光效应;但经高温(600℃和800℃)煅烧后,样品的荧光强度大大降低.我们认为这种现象与样品被充分氧化后其中的氧缺陷减少有关.     

一种疑似合成钻石的天然钻石光谱学特征

该研究团队在近期日常检测中发现一粒疑似合成钻石的天然钻石。该样品的质量为0.029 5 g(0.14 ct),尺寸为3.32 mm×3.33 mm×2.08 mm,颜色级别为H,净度级别SI₁,在正交偏光镜下具有异常消光现象。该样品在短波紫外灯下具有强的绿黄色荧光，并伴有强烈的绿黄色磷光现象，磷光持续时间50 s以上；傅里叶变换红外光谱仪测试确认该样品为Ⅱa型，在1 400～400 cm^-1无明显吸收峰，在1 970～2 500 cm^-1处具有由C—C晶格振动所引起的吸收峰；紫外可见光谱仪测试未检测到415 nm吸收峰，显示270 nm吸收峰。上述特征疑似HPHT合成钻石。为确认该样品的成因，又对其做了部分光谱测试，采用De Beers研制的Diamond-view^TM测试样品的发光图像，该样品的发光图像呈蜥蜴皮状、蜂窝状；采用常温光致发光光谱仪测试，选用405 nm光源激发时，可见415、 428和450 nm特征峰；选用365 nm光源激发时，可见415、 428和450 nm特征峰以及氮空位中...     

太湖水体中藻蓝蛋白的紫外-可见吸收光谱特征分析

以藻蓝蛋白标准品和室内培养的铜绿微囊藻、鱼腥藻为参照,于2011年春、夏、秋三季在太湖采集75个水样,分析太湖水体中藻蓝蛋白的紫外-可见吸收光谱特征,及其与标准品、单一藻种光谱特征的区别和联系。结果表明：太湖水体中藻蓝蛋白的吸收光谱形态可根据500～700 nm的吸收峰个数划分为无峰型、单峰型和双峰型三类。无峰型光谱在500～700 nm间变化平缓,620 nm附近无藻蓝蛋白的特征吸收峰出现。根据300～450 nm的吸收差异,无峰型可划分为无峰Ⅰ和无峰Ⅱ两个亚类。峰型Ⅰ仅在260 nm附近出现吸收峰,250～800 nm的谱型更接近于有色可溶性有机物(CDOM);峰型Ⅱ在260和330 nm处均有吸收峰出现。单峰型光谱在620 nm的藻蓝蛋白特征吸收峰明显,受藻种差异和提取纯度的影响,其在250～300,300～450和500～700 nm的吸收峰出现位置和峰值比与标准品、单一藻种不同。双峰型光谱在620和670 nm附近各具一个吸收峰,同时在350～450 nm出现吸收肩,兼具藻蓝蛋白和叶绿素复合蛋白的吸收特征。     

水热法制备YVO_4:Eu~(3+)的热处理及其发光性能

用水热法制备的YVO4:Eu3+分别在400～800℃下进行热处理,研究了所得样品的结构及其发光性能。实验结果表明:所得样品都为单相结构,随着热处理温度的升高,样品的结晶度变好,颗粒变大。在紫外光谱范围,YVO4:Eu3+的激发光谱由VO43-的吸收带和Eu3+的电荷迁移带组成。在真空紫外(VUV),激发光谱由基质吸收,Y3+、O2-的电荷迁移带组成。发射光谱均为Eu3+的5D0→7FJ(J=1,2,4)跃迁。紫外和真空紫外激发下,样品的发光强度比未经过热处理的样品有显著增强,归因于样品的结晶度的提高和OH-、VO43-等发光猝灭离子的去除。     

CaO高温脱除氰化氢试验研究

本文在石英反应器内试验了高温脱除HCN反应机理,研究了CaO对氰化氢的脱除作用,探讨了温度、体积空速和氰化氢浓度对脱除氰化氢的影响.试验结果表明:当T<45℃,CaO促使HCN中的N元素转化到CaCN_2,当T>800℃,CaO促使HCN中的N元素全部转化为N_2;CaO在800℃时,只要体积空速小于12000 h~(-1),CaO对HCN均有接近100%的脱除效果;在体积空速10000 h~(-1)、温度800℃工况下,CaO对初始浓度范围127×10~(-6)-512×10~(-6)的HCN均有接近100%的脱除效果.     

金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术，已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜，调控退火温度和时间，将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢，控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底，方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层，具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应，150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。研究表明：相同条件下150～180 ℃退火，金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛；退火温度190～210 ℃时，形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示：大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220 ℃退火后，金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛，岛间距也随之增大，导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减，220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制，分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系，为该基底的应用研究奠定基础。     

不同退火条件对纳米多孔氧化铝薄膜光致发光的影响

以草酸为电解液,采用二次阳极氧化法制备出了纳米多孔氧化铝薄膜,经不同退火温度和退火气氛处理氧化铝薄膜后,通过分析其光致发光光谱得出：相同的退火气氛中, 退火温度T≤600 ℃ 时,T=500 ℃具有最大的光致发光强度;退火温度T≥700 ℃时,随着退火温度的升高,样品的发光强度增大。在不同的退火气氛中,多孔氧化铝薄膜随着退火温度的升高,发光峰位改变不同,即在空气中退火处理后,随着退火温度的升高,发光峰位蓝移,而在真空中退火处理后,发光峰位并不随退火温度的升高而变化;通过对1 100 ℃高温退火处理后的氧化铝薄膜的光致发光曲线的高斯拟合,可以看出,经退火处理后的多孔氧化铝,主要存在三个发光中心,发光曲线在350～600 nm范围内对应三个发射峰, 发射波长分别为387,410,439 nm。相同的退火温度下,空气中退火得到的氧化铝薄膜的光致发光强度大于真空中退火处理后的氧化铝薄膜。基于实验结果,结合X射线色散能谱(EDS)、红外反射光谱等表征手段,探讨了多孔氧化铝薄膜的发光机制,并对经过不同退火条件得到的多孔氧化铝薄膜的光致发光特性的改变做出了合理的解释。     

含碳纳米颗粒凝胶玻璃的制备及其量子尺寸效应

以磷酸三乙酯、硝酸铝和正硅酸乙酯为原料,通过它们的不完全水解制备了含有有机基团的xAl₂O₃-xP₂O₅-100SiO₂(x=0.25—3)凝胶.在空气中在400℃或450℃或在氮气中从300到700℃对凝胶进行热处理,使凝胶中的有机基团炭化,从而得到含有碳纳米颗粒的xAl₂O₃-xP₂O₅-100SiO₂(x=0.25—2)凝胶玻璃.利用吸收光谱和TEM对含有碳纳米颗粒的凝胶玻璃进行了表征,结果发现随着碳纳米颗粒尺寸的减小吸收边向高能边移动,这种现象是由碳纳米颗粒中电子和空穴的量子限制效应引起的.电子衍射表明凝胶玻璃中的纳米碳为非晶碳. 关键词： 溶胶凝胶法 碳 纳米颗粒     

奎宁-[PtI6]2-缔合微粒体系的光谱特性及分析应用

在 0 0 2mol·L-1HCl介质中 ,红色 [PtI6]2 -配合物离子与奎宁作用生成紫红色PtI6 奎宁缔合微粒 ,在 310 ,4 0 0 ,4 70 ,6 10nm处产生 4个瑞利散射峰 ;在 35 0～ 70 0nm波长范围的吸光度值均增大 ,4 5 0nm荧光峰猝灭。在选定条件下 ,奎宁浓度在 0～ 4 0× 10 -6mol·L-1范围内与A62 0nm成正比 ,摩尔吸光系数ε62 0nm为 1 31× 10 4L·mol-1·cm-1。实验结果表明 ,奎宁缔合微粒的形成是导致瑞利散射信号增强和荧光猝灭的根本原因 ,而缔合微粒的颜色是共振散射所致。     

花状ZnO纳米结构的液相合成和光学性能

在常压下,以ZnCl2和NaOH为原料,不添加任何表面活性剂等有机物质,研究了用60℃恒温搅拌的湿化学法制备花状纳米ZnO。XRD、SEM和TEM分析结果表明:所得纳米ZnO是由平均直径约为80nm左右的纳米棒组成的花状结构,其平均长度可达1μm;利用紫外-可见分光光度计测试了光吸收性能,发现ZnO产物对300～380nm波长范围的光有强的吸收性;室温光致发光光谱显示:产物在462nm和620nm处分别出现了蓝光发射和较强较宽的红光发射。