ZnS∶Mn,Tm材料中Mn中心和Tm中心之间的能量传递

本文较系统地研究了ZnS材料中Mn中心和Tm中心之间的相互作用。通过测量Mn或Tm单独掺杂及Mn,Tm同时掺杂的ZnS材料的发射光谱、激发光谱、时分光谱、选择激发发光光谱及发光衰减,证实了Mn中心和Tm中心之间存在无辐射能量传递。并发现Mn中心通过不同途径将能量传递给Tm中心的不同激发态。     

ZnS:Tm的薄膜电致发光及激发过程

用电子束蒸发的方法制备了传统的双绝缘层的ZnS:Tm的薄膜电致发光器件，对其电致发光谱进行分析，在光致发光中，Tm离子受到基质ZnS的无辐射能量传递，而在电致发光中，Tm被过热电子碰撞激发而非能量传递，在所研制的电致发光器件中，稀土TmF3掺杂浓度不同，器件的发光性能也不同，在双绝缘层的ZnS:Tm的薄膜电致发光器件的基础上，改变器件的结构，发现器件的蓝光发射与红光发射之比增加，并对Tm离子可能的发光机理进行了探讨。     

稀土离子Pr3+和Tm3+多重态间电偶极跃迁约化矩阵元的计算

利用M.F.Reid的f壳层经验程序和P.A.Tanner发表的氯冰晶石Ca2NaLnCl6体系中Pr3+和Tm3+离子的能级参数计算出它们的基组态的中间态波函数14fN?SLJ(共13个),然后将其代入单位张量算符U(?)(?=2,4,6)的约化矩阵元公式中,分别计算出Pr3+和Tm3+离子的各个多重态之间电偶极跃迁的约化矩阵元的值.对该约化矩阵元在分析激发态吸收几率或能量传递几率的应用做了讨论.     

Tm3+掺杂锗镓酸盐玻璃的2 μm中红外光谱特性

用高温熔融法制备了Tm2O2掺杂浓度分别为1.526%,3.006%,5.836%,11.028%,15.678%(质量分数,以下同)的65GeO2-12Ga2O3-10BaO-8Li2O-5La2O3(摩尔比)玻璃.从其吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+离子各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808 nm波长光的激发下,研究了不同Tm3+掺杂浓度玻璃在～1.47 μm与～1.8 μm的荧光特性,发现当Tm2O3掺杂浓度约达到～3.006%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大;然后随着掺杂浓度的增大,其荧光强度反而降低.本文从Tm3+离子间的能量交叉弛豫效应与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的现象.同时,根据Mc-Cumber理论,计算了Tm3+离子能级3F4→3H6(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面,该荧光的受激发射截面峰值比氟锆铝酸盐玻璃大.由于该玻璃材料表现出较好的光谱性能,因此该材料可望成为～2.0 μm波段中红外光纤激光器的候选基质材料.     

基于氮杂Mn咔咯二维纳米材料的单原子Mn中心催化氧化烷烃制醇

咔咯是由四个吡咯共轭相连而形成的具有芳香性的新型卟啉类大环化合物,但咔咯分子中存在一个直接连结两个吡咯环的C?C键,与卟啉相比,仅仅是少了一个“meso”位置的C原子.因此,在结构上,咔咯含有三个“吡咯型”氮原子和一个“吡啶型”氮原子,当咔咯失去三个内氢原子后变成了三价阴离子,易与金属形成高价态的稳定配合物.氮杂咔咯是一种咔咯的meso位上的C被取代为N的咔咯衍生物.与正常的咔咯相比,它更易于与过渡金属形成稳定配合物.正是由于这些独特的结构特点,使其在金属催化、染料敏化太阳能电池、光敏剂、金属传感器、甚至在医学上都有很好的应用前景.金属有机大环均相催化剂的非均相化,是改进反应产物分离和实现催化剂循环使用的最简单有效方法之一.环境友好的Mn氮杂咔咯催化剂,在温和条件下可以利用氧气直接将有机底物氧化.本文选用Mn氮杂咔咯催化剂作为基本构建单元,通过理论计算,构建了一种新型的具有高催化活性的含Mn氮杂咔咯环结构单元的二维纳米催化材料.我们分别使用高斯软件(Gaussian 09)和维也纳从头算模拟软件包(VASP)对孤立分子和周期性体系进行结构优化以及性质的计算.在这种二维材料中,每一个Mn原子作为相对独立的金属单原子中心(SAC),保留了单环中Mn金属中心的高催化活性.在温和的光照条件下,Mn金属中心可以直接活化氧气生成类自由基[Mn]-O-O中心,随后[Mn]-O-O中心可以有效地通过夺取有机底物中的H和紧接着新生自由基的偶合反应,选择性氧化C?H键为C?OH键.另外,通过沿[Mn]-O-O反应轴施加不同强度的外电场,可对此二维纳米材料的催化反应活性进行精细调控.本文为实验上制备基于Mn氮杂咔咯的非均相催化剂以及单原子Mn基催化剂提供了理论依据.     

Ce,Mn∶YAG单晶的生长及光学性能

采用提拉法生长了白光发光二极管(LED)用Ce,Mn∶YAG单晶,通过X射线衍射(XRD)测试、X射线吸收精细结构(XAFS)测试、吸收光谱和激发发射光谱对其晶相结构、掺杂Mn的价态和光谱特性进行了表征,并研究了晶片厚度及驱动电流的变化对LED器件光电性能的影响.在460 nm蓝光的激发下,Ce,Mn∶YAG单晶的发射光谱可由中心波长526和566 nm的宽带发射峰复合而成.XAFS测试结果表明,所得单晶中掺杂Mn的价态以正二价为主.由于Ce3+和Mn2+在YAG单晶中存在能量传递,荧光光谱中566 nm处的橙色发射峰对应于Mn2+离子4T1→6A1能级的辐射跃迁.     

Mn2+对聚N-异丙基丙烯酰胺的性能影响

合成了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)与Mn2+的配合物,并用荧光光谱、UV-Vis、FTIR、XPS进行了初步表征.说明Mn2+与PNIPAM侧链羰基氧或亚氨基氮原子发生了配位作用.由于Mn2+的发射光谱与PNIPAM激发光谱部分重叠以及Mn2+位于561nm的发射峰在Mn2+-PNIPAM体系发射光谱中消失,说明发生了较好的Forster能量传递.因此,在307 nm紫外区荧光强度比PNIPAM增强了314%,使该配合物表现出较好的抑菌效果,而此时少量Mn2+对其低临界溶解温度(LCST)影响不大.     

Yb:Er:Tm:LiTaO3的上转换发白光性能研究

980 nm脉冲激光激发下,首次通过高温固相法制备Yb(10%):Er(1%):Tm(1%):LiTaO3(摩尔分数)多晶粉并实现室温上转换白光.X射线粉末衍射测试结果表明,Yb:Er:Tm:LiTaO3中的掺杂离子并没有改变晶格结构,以取代的方式存在于钽酸锂晶格中.结合功率曲线测试结果和上转换机制研究发现,产生上转换蓝光的Tm3+离子1G4态的布居主要来自双光子同时吸收过程.而单光子上转换输出的红光,则由Tm3+和Er3+离子之间的交叉弛豫过程产生,即3F2/3(Tm3+)+4I15/2(Er3+)→3H6(Tm3+)+4I9/2(Er3+).上转换绿光来源于Yb/Er离子对的二次能量传递.     

紫细菌光合反应中心电子激发态的理论研究

运用ZINDO和INDO/S两种量子化学理论方法, 对紫细菌(Rhodopseudomonas (Rps.) viridis) 光合反应中心色素分子簇的电子激发态进行了理论研究. 通过理论计算的电子激发态光谱与实验吸收光谱, Circular Dichroism光谱的比较, 对实验光谱重新进行了较为合理的归属. 考察了色素分子间相互作用、色素分子与蛋白质中氨基酸残基相互作用对激发态光谱的影响. 研究结果表明: Rps. viridis光合反应中心色素分子簇间的相互作用以及氨基酸残基与色素分子的作用, 对激发态光谱的性质具有一定的影响; 不考虑色素分子间相互作用以及色素分子与周围氨基酸残基的作用, 只基于单个色素分子(或其模型分子)理论计算进行光谱归属是不合理的.     

Tb~(3+)在YAG中的发光及Tb~(3+)与Tm~(3 +)间的能量传递

采用溶胶 -凝胶方法合成了系列化合物 (Y1 -x- yTbxTmy) 3Al5O1 2 ,研究了Tb3+在该化合物中的发光及其浓度对发光性质的影响 ,以及Tb3+与Tm3+间的能量传递现象。     

稀土配合物的发光机理和荧光分析特性研究(Ⅰ)——钐、铕、铽和镝配合物的发光机理

本文采用激光诱导荧光法研究了钐、铕、铽和镝配合物的化学性质、光谱特性与光谱能级间的关系,提出了稀土配合物荧光发射的能量传递模型,并导出速率方程和定态解,根据Dexter固体敏化发光理论讨论了影响荧光产率的各种因素,推导出配体三重态向稀土离子激发态进行有效能量传递的3个条件。     

Tm,Ho:BaY2F8晶体光谱性能与能量传递

采用提拉法,生长钬铥双掺氟化钇钡[分子式:Tm3+Ho3+:BaY2F8,简称Tm,Ho:BYF]激光晶体.工艺参数:拉速0.5 mm·h-1,转速5 r·min-1,冷却速率lO℃·h-1.XRD表明:属于单斜晶系,空间群C12/ml.计算出晶格参数:a=0.69973 nm,6=1.05293 nm,c=0.42784 nm,β=99.710°.测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了784 nm处吸收峰的半高宽、吸收系数及吸收截面,分别为3.2 nm,2.23 cm-1,7.44x10-21 cm2.该吸收峰对应于Tm3+离子从基态3H6到激发态3h6的跃迁.Tm,Ho:BYF晶体存2.06μm附近有很强的荧光发射峰,在该荧光峰的发射截面和荧光寿命分别为4.96x10-21cm2,10.1 ms.Tm3+→Ho3+的正向、反向能量转换系数之比是10.4.     

KNaCa_2(PO_4)_2中Eu~(2+)的发光及Eu~(2+)对Mn~(2+)的能量传递

高温固相法合成了KNaCa2(PO4)2:Eu2+,Mn2+荧光粉,并探讨其发光性质和Eu2+-Mn2+间的能量传递。Eu2+的470 nm发射峰源于Eu2+的5d-4 f跃迁,最佳掺杂浓度为0.01 mol,Eu2+的激发峰位于400 nm,与UV-LED管芯的发射光谱(350~410 nm)匹配。Mn2+的565和618 nm的发射来自Mn2+的4T1(4G)-6A1(6S)跃迁。KNaCa2(PO4)2:0.01Eu2+,nMn2+系列样品中,随着Mn2+浓度的增加,Eu2+的发射峰逐渐降低,Mn2+的发射峰逐渐增强,Eu2+对Mn2+的发光有明显的敏化作用。根据D exter电多极相互作用能量传递公式,可得出Eu2+与Mn2+之间的能量传递归因于电偶极-电四极相互作用引起的共振能量传递。     

多核钌铁配合物的合成及分子内能量传递过程

合成两系列１２种钌铁多核配合物１～１２，研究其电化学和光化学性质，发现配合物在４５０ｎｍ光的激光下产后的Ｒｕ（Ⅱ）上的单态激发态通过分子内能量传递和体系间窜迁过程分别形成Ｆｅ（Ⅱ）和Ｒｕ（Ⅱ）上２种三态激发态，在发射光谱中产生５４０ｎｍ和６１０ｎｍ上发光位置。分子内能量传递过程的效率与配合物中Ｒｕ（Ⅱ）和Ｆｅ（Ⅱ）间的距离和配合物中Ｆｅ（Ⅱ）单元的个数有关。     

LaOBr:Er,Tm的能量传递

本文较系统地研究了LaOBr∶Er,LaOBr∶Tm和LaOBr∶Er,Tm的发光特性。用不同波长的光源激发样品,确定Er~(3 )和Tm~(3 )的荧光衰减及强度与浓度的依赖关系,并得到临界传递距离R_0=59.4。     

Tm，Ho∶BaY2F8晶体光谱性能与能量传递

采用提拉法,生长钬铥双掺氟化钇钡[分子式:Tm3+,Ho3+∶BaY2F8,简称Tm,Ho∶BYF]激光晶体。工艺参数:拉速0.5 mm.h-1,转速5 r.min-1,冷却速率10℃.h-1。XRD表明:属于单斜晶系,空间群C12/m1。计算出晶格参数:a=0.69973 nm,b=1.05293 nm,c=0.427 84 nm,β=99.71°。测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了784 nm处吸收峰的半高宽、吸收系数及吸收截面,分别为3.2 nm,2.23 cm-1,7.44×10-21 cm2。该吸收峰对应于Tm3+离子从基态3H6到激发态3H4的跃迁。Tm,Ho∶BYF晶体在2.06μm附近有很强的荧光发射峰,在该荧光峰的发射截面和荧光寿命分别为4.96×10-21 cm2,10.1 ms。Tm3+→Ho3+的正向、反向能量转换系数之比是10.4。     

Tm2CrFe14.5Si1.5化合物的反常热膨胀性质研究

通过X射线衍射手段研究了Tm2CrFe14.5 Si1.5化合物的热膨胀性质及本征磁致伸缩性质.研究结果表明,Tm2CrFe14.5Si1.5化合物在303～623 K范围内,具有单相的Th2Ni17型结构;Tm2CrFe14.5Si1.5化合物的居里温度约为453 K,比其母合金Tm2 Fe17高约163 K;沿a轴方向上,Tm2CrFe 14.5 Si1.5化合物在423～448 K温度范围内出现负热膨胀现象,其热膨胀系数(α)a为-0.716×10-5/K;沿c轴方向上,在303～398 K温度范围内也出现负热膨胀现象,其热膨胀系数(α)c为-0.547×10-5/K.两者综合的结果使得在423～448 K温度范围内,Tm2CrFe14.5Si1.5化合物的体热膨胀系数(α)为-0.794 × 10-5/K.对本征磁致伸缩的研究结果表明,Tm2CrFe14.5 Si1.5化合物中存在着较强的各向异性的本征磁致伸缩.     

NaY(WO4)2:Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2:Eu3+,Tb3+,Tm3+.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征.结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2:x％Eu3+,4％Tb3+,1％Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区.同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递.     

Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+Mn2+单-基质白光荧光粉的发光性质

用高温固相法合成了颜色可调的Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+Mn2+荧光粉.研究了它的发光性质和Eu2+与Mn2+之间的能量传递.Eu2+离子在Ca10(Si2O7)3Cl2晶体中形成了峰值为426 nm和523 nm的5d→4f跃迁发光,Eu2+中心向Mn2+中心传递能量,敏化Mn2+离子4T1(4G)-6A1(6S)跃迁而产生585 nm的黄光发射.黄绿蓝3个发射带叠加在单一基质中实现了白光发射.3个发射带的激发谱范围位于250-480 nm处,Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+Mn2+在紫外-近紫外波段(350～410 nm)范围内有很强的激发,是一种适合InGaN管芯激发的单一基质白光LED荧光粉.     

紫菌外周捕光天线LH2中的超快能量弛豫

主要用飞秒抽运-探测技术观察了紫细菌Rb. sphaeroides 601外周捕光天线LH2中细菌叶绿素(BChl)之间的能量传递过程. 在783 nm的激光激发B800情况下, 在B800到B850的能量传递之前, 存在一个约0.35 ps的分子内能量重新分布过程; 通过调节激发波长, 清楚地观察到激发态BChl分子的动力学演变过程. 结果表明基态漂白和激发态吸收存在明显的竞争, 同时在818 nm处出现一个鞍点, 说明在B800的激发态和B850的上激子态存在快速、高效的能量传递; B850分子上激子态的激发能将通过内转换向次最低激发态快速弛豫, 并导致最低激发态布局和分子构象变化.