宽光谱响应CQDs/TiO2复合材料的制备及其光催化活性

通过超声法制备了CQDs/TiO2复合光催化材料,采用XRD、FT-IR、HRTEM、DRS等手段对复合光催化材料的组成、结构和光学特性进行了表征.结果表明CQDs可以成功负载到TiO2表面,并使催化剂的吸收带边产生红移.以罗丹明B(RhB)为目标降解物,模拟太阳光和LED单色光为光源,考察了不同CQDs负载量对TiO2光催化性能的影响,结果表明CQDs/TiO2在模拟太阳光下展现出出色的光催化活性,当CQDs浓度为1.5 mg/mL时光催化降解效率达到最佳,研究还发现所制备的CQDs/TiO2复合材料对光谱的可利用范围大大增宽,甚至在850 nm波长光照下依然可以发挥光催化作用.进一步对样品进行荧光及瞬态光电流表征,结果表明CQDs/TiO2的宽光谱响应主要来源于CQDs的上转换荧光性质.     

红光拓宽型植物照明用荧光粉La2MgTiO6∶Pr3+,Mn4+的合成和发光性质探究

采用高温固相法合成了La₂MgTiO₆∶Mn⁴⁺、La₂MgTiO₆∶Pr³⁺、La₂MgTiO₆∶Pr³⁺,Mn⁴⁺单掺杂和双掺杂荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等测试方法对荧光粉的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明：成功合成了La₂MgTiO₆∶Mn⁴⁺、La₂MgTiO₆∶Pr³⁺、La₂MgTiO₆∶Pr³⁺,Mn⁴⁺荧光粉且均为纯相;样品的粒径为1～2μm; La₂MgTiO₆∶Mn⁴⁺在650～750 nm的红光发射是来自Mn⁴⁺     

α相和β相BiNbO4∶Eu3+的荧光性能

采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO₄∶Eu³⁺样品,利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明:900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO₄,而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO₄。吸收光谱得到α相和β相BiNbO₄的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV,与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu³⁺掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV,有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明:Eu³⁺在两种结构的最强荧光峰均来自⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁,最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu³⁺在β-BiNbO₄中的荧光强度更高,而且其⁵D₀→⁷F₂和⁵D₀→⁷F₁的荧光强度比值更大。与Eu³⁺相似,Er³⁺在β-BiNbO₄中具有更高的上转换荧光强度,其强度约是在α-BiNbO₄中荧光的近40倍,说明三斜结构BiNbO₄更适合做稀土离子的基质材料。     

Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B9O15∶Eu3+荧光粉的制备及发光性能

采用高温固相法在空气气氛下合成了一系列Eu³⁺掺杂硼酸盐基质荧光粉。用X射线衍射、荧光光谱以及色坐标等手段对荧光粉的晶相和发光性能进行表征。通过LiBaB₉O₁₅中的碱金属以及碱土金属之间的相互取代,研究了基质组成的改变对荧光粉发光性能的影响。结果表明,在Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B₉O₁₅∶0.07Eu³⁺系列荧光粉中,LiSrB₉O₁₅∶0.07Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。考察了煅烧温度、保温时间和Eu³⁺掺杂量对LiSrB₉O₁₅∶Eu³⁺荧光粉晶相和发光性能的影响,煅烧温度为750 ℃,保温时间为1~5 h时,样品的结晶性均良好。Eu³⁺掺杂量为0.52时,LiSrB₉O₁₅∶Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。当x≥0.42(x=0.42,0.47,0.52,0.57)时,LiSrB₉O₁₅∶xEu³⁺色坐标均接近标准红光(0.67,0.33)。比较了LiSrB₉O₁₅∶xEu³⁺(x=0.02~0.57)荧光粉的611 nm(⁵D₀→⁷F₂)和586 nm(⁵D₀→⁷F₁)处发射峰相对强度比值R,R值变化不大,说明多数Eu³⁺在晶格中处于非反演对称中心的格位;比较了LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉和商用Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉的发光特性,在260 nm波长激发下,LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉的发光强度弱于Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉;在362 nm和394 nm波长激发下,LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉的发光强度强于Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉。     

TGA-CdTe量子点在荧光探针方面应用

以巯基乙酸(TGA)为稳定剂,在加热回流氮气保护条件下制备CdTe量子点,用荧光分光光度计、透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪对CdTe量子点进行表征.以该量子点为荧光探针,完善荧光淬灭法测定Cu2+、Hg2和Ag+等重金属离子的方法.考察缓冲溶液的pH值、反应时间、量子点浓度、量子点的稳定性和干扰离子等多种因素对重金属离子测定的影响.在pH值为6.2的三羟甲基氨基甲烷(tris)-盐酸缓冲溶液中,当量子点的浓度为4.2×10-2 μg/L和反应时间为30 min时,测得Cu2、Hg2+和Ag+的线性区间分别为2.3 ～250 μg、3.2～300 μg和4.3～ 150μg,检测下限分别为0.28 μg/L、0.53 μg/L和0.35 μg/L.并发现只有当所测量的重金属离子能与所采用的量子点能生成更难溶于水的沉淀才能引起量子点的荧光淬火,从而可以对此类重金属离子进行定量检测.     

Ni掺杂β-Ga2O3单晶的光、电特性研究

本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga₂O₃单晶,并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni²⁺掺杂对β-Ga₂O₃光学特性的影响,发现其(100)面的紫外截止边为252.9 nm,对应的光学带隙为4.74 eV。此外,阴极荧光(CL)光谱测试结果显示,Ni²⁺掺杂β-Ga₂O₃单晶在600～800 nm具有宽带近红外发光特性,有望拓宽β-Ga₂O₃单晶材料在宽带近红外方面的应用。     

KCaCl3:Ce晶体的生长及发光性能

采用坩埚下降法生长出不同摩尔分数Ce³⁺(1%、2%、4%、6%、8%)掺杂的KCaCl₃:Ce单晶。晶体属于正交晶系,晶胞参数为a=0.756 0 nm,b=1.048 2 nm,c=0.726 6 nm。热重分析仪测得熔点为740 ℃,透过率测试显示晶体在可见光波段均具有较好光学透过率。对晶体的光致发光光谱、光致衰减时间、X射线激发发射光谱、透过率等光学性能进行了表征。光致发光光谱显示KCaCl₃:Ce晶体在358 nm和378 nm波长左右有宽的发射峰,符合Ce³⁺的5d₁→²F_5/2和5d₁→²F_7/2能级跃迁,通过拟合,KCaCl₃:Ce晶体的衰减时间在30 ns左右。晶体在X射线激发下均表现出优异的X射线发光性能。     

Er3+:CaMoO4单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

采用高温固相反应法合成Er3+:CaMoO4多晶料,通过坩埚下降法生长出1 mol; Er3+掺杂CaMoO4单晶;应用X射线粉末衍射证实了晶体材料的结晶物相,测试了退火前后单晶试样的透射光谱、吸收光谱、上转换荧光光谱和近红外荧光光谱,应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+:CaMoO4晶体的光谱性能参数.研究表明,在980 nm激发光源作用下,从单晶试样获得较强的上转换绿色荧光发射,且呈现以1535 nm为中心波长的较宽荧光发射;经空气氛退火处理单晶试样的光学透过性得以改善,其上转换荧光发射和近红外荧光发射也得以明显增强.     

Cs2HfCl6和Cs2HfCl6∶Tl晶体的生长、光学和闪烁性能研究

本文使用坩埚下降法制备了ø7 mm的未掺杂Cs₂HfCl₆与Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl(摩尔分数)单晶,对晶体样品进行了物相、杂质含量、光学和闪烁性能的研究。该晶体属于立方晶系,空间群为Fm3m。在荧光和X射线激发下,未掺杂Cs₂HfCl₆晶体的发光主峰皆为380 nm,对应于自陷激子发光。Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl晶体在荧光和X射线激发下,发射光谱中除了存在380 nm处的自陷激子发光,也存在505 nm处Tl⁺的sp-s²跃迁发光。Cs₂HfCl₆和Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl晶体的光输出分别为37 000 photons/MeV和36 500 photons/MeV,在662 keV处的能量分辨率皆为3.5%。在¹³⁷Cs源激发下,Cs₂HfCl₆晶体的闪烁衰减时间为0.37 μs (4.2%)、4.27 μs (78.9%)和12.52 μs (16.9%),Cs₂HfCl₆∶0.2%Tl晶体的闪烁衰减时间为0.33 μs (3.5%)、4.09 μs (81.9%)和10.42 μs (14.5%)。     

Pb2+掺杂CaMoO4∶Dy3+,Eu3+荧光粉发光性能及能量传递机理的研究

采用共沉淀法合成了Pb²⁺掺杂CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉,通过X射线衍射仪、荧光分光光度计对荧光粉的物相组成、发光特性以及激活离子间能量传递效率进行了表征及分析。结果表明,掺杂Pb²⁺的CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉样品没有出现新的衍射峰,说明Pb²⁺很好地代替Ca²⁺进入到晶格当中,CaMoO₄∶0.05Dy³⁺,0.15Eu³⁺,0.15Pb²⁺荧光粉晶胞参数为a=b=0.548 9 nm, c=1.275 3 nm, Z=2,属于四方晶系,在391 nm波长激发下,484 nm处为Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_15/2)的蓝光特征发射峰,575 nm处为Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_13/2)跃迁产生的黄光发射峰,593 nm处为Eu³⁺(⁵D₀→⁷F₁)跃迁产生的橙光发射峰,619 nm处为Eu³⁺(⁵D₀→⁷F₂)跃迁产生的红光发射峰。通过计算得出CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉中Dy³⁺和Eu³⁺之间临界传递距离为1.542 6 nm,能量传递机理是偶极-四极相互作用,能量传递效率接近60.31%,掺杂金属离子Pb²⁺的荧光粉样品能量传递效率最高提升至72.40%。所以,掺杂Pb²⁺能够大幅度提升Dy³⁺与Eu³⁺之间能量传递效率和改善荧光粉的发光性能,因此其在白光LED领域具有重要研究意义。     

NaY(WO4)2:Sm3+粉末的制备及荧光性能

以柠檬酸三钠为结合剂,采用水热法结合高温烧结两步法制备了一系列NaY_1-x(WO₄)₂:xSm³⁺(x=0、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030)粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和荧光性能(PL)对粉末的相结构、形貌、成分以及发光性能进行了表征。研究结果表明,所合成粉末为NaY(WO₄)₂的纯相,属四方晶系白钨矿结构,其形貌为3D花形。在405 nm的光激发下,NaY(WO₄)₂:Sm³⁺粉末在600 nm处具有最高的荧光强度,对应于Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_7/2磁偶极跃迁,观察到橙红光发射,且Sm³⁺最佳掺杂摩尔分数为0.015时,粉末显示出最强的荧光发射强度。     

新型镉(Ⅱ)配合物荧光探针的合成及性能

以8-氨基喹啉、1,5-萘二磺酸根为配体,NaN₃为pH调节剂,与Cd(NO₃)₂通过水热反应,合成了一个新的一维链状镉配合物:[Cd(8-aql)₂(1,5-nd)]₂·H₂O (1)(8-aql=8-氨基喹啉, 1,5-nd=1,5-萘二磺酸根),并对其进行了元素分析、红外光谱和X-射线单晶衍射表征。配合物1属于单斜晶系,空间群为P2₁/n,不对称结构单元中包含半个Cd(Ⅱ),一个8-aql配体、半个1,5-nd阴离子和一个游离的水分子,中心离子Cd(Ⅱ)采取六配位模式构成畸变的八面体配位几何构型。该配合物具有较高的热稳定性,且在510 nm处发射荧光,属配体的π^*-π跃迁。讨论了此配合物在常见溶剂中的荧光性质。实验结果表明,不同有机小分子对配合物的发射光波长和强度均有不同程度影响,其中硝基苯使配合物荧光猝灭,该配合物可以作为荧光探针检测低浓度的硝基苯。     

白云石精制液中不同离子对碳酸钙晶须的影响

以白云石精制液和二氧化碳为实验原料,采用气液接触法制备碳酸钙晶须。研究了杂质离子Mg²⁺、NH⁺₄和NO^-₃对碳酸钙晶须长径比和形貌的影响。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行表征。结果表明:NH⁺₄浓度在0.3 mol/L,Mg²⁺浓度在0.05 mol/L,NO^-₃浓度在0.2 mol/L的情况下碳酸钙晶须的形貌和长径比最佳,其中长径比最高可以达到25以上;最后再结合晶体生长理论,阐明了碳酸钙晶须的结晶过程和生长机理。     

Combustion synthesis and luminescence properties of Dy-doped MgO nanocrystals

MgO nanocrystals doped with Dy³⁺ have been synthesized by a combustion method. The synthesized sample is characterized by X-ray diffraction, transmission electron micrograph, Fourier transform infrared, and photoluminescence spectroscopy. The as-prepared MgO nanocrystals appear to be single cubic crystalline phase and the diameter is in the range of 20–25 nm. The hypersensitive transition (⁴F_9/2→⁶H_13/2 of Dy³⁺) emission is prominent in the emission spectra resulting from the low-symmetry local site at which Dy³⁺ ions locate. In addition, the dependence of the luminescence intensity on Dy³⁺ concentration is also discussed.     

Cation site occupation by Ag/Na ion-exchange in R2O–Al2O3–SiO2 glasses

Ag⁺/Na⁺ ion-exchanged R₂O–Al₂O₃–SiO₂ glasses with uniform concentration profile of Ag⁺ and Na⁺ were prepared by heat treatment in molten silver salt followed by holding at the same temperature in an ambient atmosphere. Their glass transition temperature (T_g) and thermal expansion coefficient (TEC) were measured and structures were investigated using ²⁹Si-MAS NMR, ²⁷Al-MAS NMR, IR and Raman spectroscopies. Both T_g and TEC decreased with increase of the exchange ratio, but T_g was still above the ion-exchange temperature of 400°C even for the fully exchanged sample. The ²⁹Si- and ²⁷Al-MAS NMR spectra were mostly unchanged and no sign of the structural alteration of the glass network was observed. On the other hand, the vibrational spectra showed remarkable peak shifts depending on the exchange ratio. From these structural results, it was found that when the exchange ratio was low, the introduced Ag⁺ ions were stabilized at the non-bridging oxygen (NBO) site, and then Na⁺ ions in AlØ₄ site were exchanged by Ag⁺ ions after full replacement of NBO sites, where Ø represents the bridging oxygen.     

(La0.95 Eu0.05)F3纳米晶的自牺牲模板法合成及其下转换发光性能研究

利用自牺牲模板法以一种新型稀土层状化合物(La0.95 Eu0.05)2(OH)4SO4·2H2O为模板成功合成出(La0.95 Eu0.05)F3纳米晶并研究其下转换发光性能.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及荧光光谱仪对合成产物的物相和荧光性能进行表征....     

K2LaBr5∶Pr晶体的生长及发光性能研究

通过高温固相法合成Pr³⁺不同掺杂浓度的K₂LaBr₅多晶料,采用垂直坩埚下降法生长出K₂LaBr₅∶Pr单晶,并对晶体进行一系列加工,得到ø12 mm×5 mm的圆柱透明晶体。该晶体属于正交晶系,晶胞参数为a=1.336 0 nm,b=0.992 7 nm,c=0.846 2 nm,Z=4,晶体密度为3.908 g/cm³,熔点为607 ℃。测试了该晶体的X射线粉末衍射、X射线激发发射光谱、光致发光光谱、透过率等。在紫外光以及X射线的激发下,K₂LaBr₅∶Pr晶体在480~750 nm波长范围内呈现蓝光(³P₁→³H₄)、绿光(³P₀→³H₄,³P₁→³H₅)、橙光(³P₁→³H₆,³P₁→³F₂)、红光(³P₀→³F₂,³P₁→³F₃)、深红光(³P₁→³F₄),及紫光(³P₀→³F₄)等多个可见波长的光输出,表明该晶体具有优良的发光性能。在X射线的激发下,在360~440 nm范围内还观察到一个宽带4f 5d-4f²发射跃迁。稳态瞬态荧光光谱分析仪测出光致衰减时间为10 μs左右,紫外可见分光光度计则测出晶体在可见光波段的透过率达到88%。     

ZrSiO4∶Mn4+荧光粉的制备及光谱性能

采用固相反应制备了不同浓度Mn⁴⁺掺杂的硅酸锆粉末,研究了Mn⁴⁺对硅酸锆光致发光性能的影响。采用XRD表征 ZrSiO₄∶Mn⁴⁺的结构,结果显示在1 400 ℃粉末已被完全合成。研究了不同掺杂浓度下ZrSiO₄∶Mn⁴⁺粉末的光谱性能,在0.3%Mn⁴⁺掺杂浓度(摩尔分数)下,其发光性能最好。在激发谱中,位于363 nm的峰是由O^2--Mn⁴⁺的电荷迁移带和自旋允许的Mn⁴⁺的⁴A₂-⁴T₁的能级跃迁叠加产生的,而450 nm的激发峰则是因为Mn⁴⁺的⁴A₂-⁴T₂能级跃迁导致的。发射谱中的最强峰位于667 nm,这是由Mn⁴⁺的²E-⁴A₂的能级跃迁产生的,还有一个位于698 nm的峰则是由于反斯托克斯声子边带发射造成的。测试了ZrSiO₄∶Mn⁴⁺粉末的荧光衰减曲线,Mn⁴⁺离子浓度为0.1%时寿命为0.204 1 ms。结果表明,ZrSiO₄∶Mn⁴⁺粉末拥有良好的发光性能,是一种有望应用于白光LED的荧光粉。     

异价阳离子替代实现的金属卤化物CsCdCl3的明亮宽带绿色发光

全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略,用三价锑离子部分取代CsCdCl₃中的二价镉离子,促进自陷激子的产生,使CsCdCl₃∶Sb³⁺产生了明亮的宽带绿色发光,中心波长为530 nm。机理研究结果表明,CsCdCl₃∶Sb³⁺中相邻SbCl₆八面体被孤立,形成了低维电子构型,促进了Sb³⁺局域化,实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外,尽管CsCdCl₃和RbCdCl₃均属于ACdCl₃(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl₃属于正交晶系,空间群为Pnma;CsCdCl₃属于六方晶系,空间群为P6₃/mmc。CsCdCl₃的结构对称性大于RbCdCl₃,其...