Ce^(3+)掺杂一维多孔SnO_(2)纳米材料的模板合成及光致发光性能

以四氯化锡为金属源,P123为造孔剂,尿素为沉淀剂,无水乙醇为溶剂制备前躯体,以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板合成了一维多孔SnO_(2)纳米材料,并采用多种手段进行表征。结果表明:所合成的一维SnO_(2)纳米材料直径大小均匀,具有多孔和四方晶相结构,Ce^(3+)离子通过掺杂的方式使其具备良好的光致发光性能。

稀土光致发光材料的研究现状和应用

本文就稀土光致发光材料进行了分类 ,对其发光特性作了简要介绍 ,综述了其开发与应用的历史与现状 ,并介绍了其目前在各个领域的应用产品 .

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)-(Ca_(0.5)Sm_(0.5))(Mg_(0.5)Nb_(0.5))O_(3)铁电陶瓷的光致介电响应与光致发光

介电常数在光照下发生改变的特性可用于开发新型光控器件。采用传统固相烧结法制备了不同物质的量比的(1-x)(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3-x)(Ca_(0.5)Sm_(0.5))(Mg_(0.5)Nb_(0.5))O_(3)(KNN-x CSMN,0.02≤x≤0.06)陶瓷,研究了其结构与光致介电响应行为。引入CSMN组分后,陶瓷的相结构由正交相转变为赝立方相,晶粒尺寸明显减小。在365 nm波长的光照下观察到明显的光致介电响应,并在x=0.03和测试频率为80 Hz时陶瓷具有高达约249%的介电可调率。弥散指数从1.43增加到1.82表明其弛豫行为增强,光学带隙从3.00 eV降低到2.36 eV。在406 nm波长的光激发下陶瓷的光致发射光谱显示出强烈的橙红色发射。同时,在光的开与关状态下其电容值呈现出可逆的开关特性,电容比约为3.5。这些结果有助于探索新型非接触式器件,如光调电容式传感器、光开关。

基于辐射光致发光的高剂量测量材料应用研究进展

近年来,研究发现若干用于辐射探测的辐射光致发光材料因其可测量剂量限值高及剂量范围宽,已被广泛应用于核退役设施剂量监控、荧光核径迹探测、医学治疗、辐射成像及核辐射场所可视化等领域。本研究针对目前可用于高剂量测量的辐射光致发光材料(包括无机激活剂离子掺杂体系、无机未掺杂体系及有机聚合物体系)的研究现状进行概述,重点对各体系的发光机理、基本特征、种类及应用现状进行梳理,同时对比分析不同体系材料辐射剂量响应高低的影响因素及其性能优劣。本研究旨在对目前适用于高剂量测量的辐射光致发光材料在剂量探测性能提升方面的研究进行概述,同时提出改进优化的可行性举措,并对其未来发展趋势进行展望。

基于线阵InGaAs相机的光伏电池板光致发光成像系统研究

现有光伏电池板缺陷检测多采用电致发光激励以及面阵相机检测等方法,存在操作复杂、效率低等问题,为此开展基于线阵InGaAs相机的光伏电池板光致发光成像系统研究。首先,设计线阵InGaAs相机硬件框架与逻辑框架,以FPGA驱动线阵InGaAs相机完成数据采集与图像显示。通过固定模式噪声去除算法与直方图双向均衡算法,去除了缺陷图像中固定模式噪声,同时提升了图像的对比度和清晰度。最后通过搭建整体成像系统,通过光致发光成像对不同种类的光伏电池板的多种缺陷进行成像实验,检测精度达到0.2 mm/pixel。实验结果表明该系统可以完成对单晶硅与多晶硅光伏电池板中隐裂、黑斑、坏片、混档和脏污等缺陷的检测。

高温退火对硅基微腔的光致发光影响

纳米硅的研究是目前发光领域中非常活跃的方向。其发光性能可改进目前的硅基发光器件的性能,实现硅基光源集成,有利于突破其发光效率低的技术瓶颈。通过分别控制空气和氧退火氛围、不同的退火时间,采用纳秒脉冲激光制备蜂窝状纳米单晶硅阵列的腔体结构,分别获得对应纳米硅表面Si-O-Si局域态630 nm光致发光源和对应Si=O的局域态710 nm光致发光源。为了进一步解释这种现象,提出一种局域态与量子限制效应相互竞争导致硅材质表面形成类三能级结构的模型,该类三能级结构可在控制不同退火氛围和不同退火时间的机制下,受到光激励而形成可调制特征发光源。

Sm^(3+)掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.90)Zr_(0.10)O_(3)无铅多功能铁电陶瓷的储能和光致发光性能

通过高温固相反应法制备了Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.90)Zr_(0.10)O_(3)∶xSm^(3+)(BCTZ∶xSm^(3+),x=0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,物质的量分数)陶瓷,系统研究了其微观形貌、铁电性能、储能性能和光致发光性能。研究表明,Sm^(3+)掺入后,陶瓷平均晶粒大小明显下降,致密度显著提高。所有陶瓷均表现出典型的铁电性。BCTZ∶xSm^(3+)陶瓷放电储能密度得到了极大的提高,BCTZ∶1.0%Sm^(3+)陶瓷放电储能密度较纯BCTZ陶瓷可提高约49.0%。此外,在408 nm光的激发下,BCTZ∶xSm^(3+)陶瓷在596 nm左右表现出强烈的橙红色发光,且发光强度相对可调性可达449%。

来自四个产地的红色系尖晶石的光致发光光谱定量分析及其产地溯源

宝石级尖晶石是重要的彩色宝石品类,近年来如曼辛、纳米亚、马亨盖等产出高价值尖晶石的小产地涌现,使尖晶石的产地价值愈发凸显。同时,近五年与尖晶石产地鉴别相关的论文数量较上一个五年增长了约200%,是当前行业关注的热点课题。目前,相关研究主要集中在运用地球化学分析和包裹体特征来进行产地溯源,但仍存在如判别特征重叠和高品质单晶包裹体缺失等问题。因此,深入探究尖晶石的晶体性质并将之应用于快速无损检测之中,有利于助力开发适合我国质检行业的尖晶石产地溯源技术,对我国宝石学研究和行业发展均具有重要的意义。尖晶石的光致发光光谱由一系列复杂N峰组成,其中每一个N峰都对应着一种光致发光中心Mg^(2+)和Al^(3+)占位的排布情况,这为后续尖晶石光致发光光谱的应用奠定了坚实的基础^([1-6])。本课题组基于尖晶石的有序-无序相变特征,在前期研究中已证明尖晶石的光致发光光谱中R峰(有序峰)和N峰(无序峰)的比例可以反映其无序程度,并建立了热力学模型实现定量计算其热历史(封闭温度)^([7])。在上述理论基础上,本研究以缅甸、坦桑尼亚、越南和塔吉克斯坦四个产地共308颗红色系尖晶石样品(图1)为研究对象,主要研究成果如下:(1)研究方法适用范围验证。本研究证明尖晶石中Cr含量低于LA-ICP-MS的检测限,也可能探测出尖晶石中Cr^(3+)的PL光谱(图2)。这表明尖晶石中Cr^(3+)具有极高的PL效率,证明了本研究方法也可以应用于其他颜色尖晶石的研究;(2)基于定量和定性分析方法,汇总各产地尖晶石Cr^(3+)的光致发光光谱特征,并筛选出具有产地鉴别意义的光谱特征。在液氮测试条件下,各产地尖晶石位于零声子线(14480~14640 cm^(-1))范围内均会分裂出N_(1)、n_(3)、N_(2)和n 5共四个峰。除此,塔吉克斯坦尖晶石样品还会分裂出n_(1)峰,坦桑尼亚尖晶石则额外分裂出n_(1)和n_(2)峰(图3)。坦桑尼亚尖晶石根据其N_(2)峰的特征,可细分为坦桑尼亚I型和Ⅱ型;(3)定量计算各产地尖晶石样品的有序-无序相变平衡常数(k值)和封闭温度。坦桑尼亚尖晶石样品的k值范围约1.13×10^(-6)~2.47×10^(-4),塔吉克斯坦样品约1.75×10^(-5)~2.85×10^(-4),越南样品约1.29×10^(-5)~3.13×10^(-3),缅甸样品约1.03×10^(-4)~2.65×10^(-3)。该结果指示各产地尖晶石晶体的无序程度顺序为缅甸/越南>塔吉克斯坦>坦桑尼亚。结合统计学方法得出了坦桑尼亚、缅甸、塔吉克斯坦和越南尖晶石具有代表性的封闭温度范围,坦桑尼亚的为1057~1072 K,塔吉克斯坦的为1128~1141 K,越南的为1057~1250 K,缅甸的为1196~1218 K。综上,基于尖晶石中Cr^(3+)的光致发光光谱,总结了各产地的有序-无序相变平衡常数、封闭温度以及光谱特征。本研究积累了大量可靠数据,在定量计算和统计学方面进一步优化了数据分析方法,这些成果不仅验证了前期理论研究应用于实际的可行性,还推进了尖晶石产地溯源技术的开发以及以尖晶石为媒介约束地质热历史的研究。

基于(PEA)_(2)PbBr_(4)单晶的光致发光防伪织物标贴制备与性能

为制备高效轻质的荧光防伪织物标贴,采用反溶剂气相辅助结晶法生长不同尺寸和密度的苯乙胺溴化铅((PEA)_(2)PbBr_(4))单晶,并将其旋涂封装于PVC薄膜内,与织物热轧复合,得到具有光致发光防伪功能的织物标贴;通过XRD、SEM、紫外可见光度计和瞬态荧光光谱仪等测试对单晶的结构、复合膜与织物标贴的发光特性进行分析。结果表明:采用简单温和的工艺即可有效制备晶体并调控其尺寸和密度,制作具有防伪功能的织物标贴。尺寸为5~10μm的二维结构单晶,其厚度约200 nm;通过调节邻二氯苯与N,N-二甲基甲酰胺的溶剂比例能够有效控制(PEA)_(2)PbBr_(4)单晶尺寸。当单晶尺寸约为5μm时,其分布状态、结晶性和发光性能最为优异,其复合膜的吸收峰和发射峰分别位于391 nm和414 nm处。采用超微量的单晶防伪标贴即可在365 nm紫外光的激发下发出强烈均匀的蓝紫色光,并且,用于织物防伪能够达到洗可穿及耐磨标准,实现有效的防伪功能。

原子掺杂对不同配体中碳点光致发光性能的影响研究

碳点具有光学性质可调及光稳定性好的特性,被广泛应用于各种工业领域,特别是光致发光领域。碳点的光致发光与碳源的分子结构密切相关,其中碳点自身分散性会影响发光强度。为研究碳点在不同配体中的光致发光性能,采用掺杂合成-溶液透析法,制备了3种分子结构的碳点材料,掺杂碳点NCDs、共掺杂碳点NSCDs及混合碳点NCDs+NSCDs。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射表征了其显微形貌,利用紫外可见光谱仪测试了其吸光强度,配置了乙醇、有机溶液进行紫外和自然光照射发光测试,研究了3种碳点的分散性及发光性能。研究结果表明,NCDs呈二维细片状形貌,NSCDs的掺杂原子负载在其表面,而NCDs+NSCDs的掺杂原子团具有强的单分散性。3种碳点均为均匀分布的纳米颗粒,尺寸大小约1.8 nm。以NCDs的碳特征峰为初始位置基准,NSCDs的特征峰明显向左发生了偏移,NCDs+NSCDs的特征峰也发生了向左偏移,但显著程度低于NSCDs。其主要原因是掺杂原子团的引入使晶面间距发生变化,影响了碳点晶面间距的大小,表明掺杂原子已引入碳点中。3种碳点在自然光照射下均发出绿色荧光,且随着激发波长越长偏向蓝移,其中NCDs+NSCDs荧光发光颜色最深,表明其具有更强的亲水性和分散性。分散性的增强会使碳点的发光强度增强,NCDs+NSCDs在不同配体中的发光强度最强,表明其分散性强,增强了其光致发光性能。本研究为碳点发光性能在光致发光及其他领域的应用提供了参考。

过渡金属硫族化合物基于激子的光致发光调控研究进展

简单介绍了二维(2D)层状过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenide,TMD)材料中的激子,具体介绍了TMD材料的优缺点以及目前研究所面临的现状和问题,其中合成高产率、高性能的单层TMD是TMD作为下一代电子材料进一步发展的关键挑战。详细综述了基于TMD中的激子对调控光致发光方法的最新进展,包括化学掺杂、衬底工程、抑制激子-激子湮灭(EEA)等方法,最后总结和展望了TMD材料目前研究现状存在的主要问题以及未来的需求与挑战。

激发波长为473nm的光致发光光谱特征对珍珠类型及其颜色成因的指示意义

通过激发波长为473 nm的光致发光光谱对不同颜色珍珠的光致发光特征进行了对比研究,结果表明:(1)颜色未经处理的灰色、黄色、紫色和橙色珍珠的光致发光光谱峰值在570~600 nm区间,与文石的峰值一致,推测其颜色主要与文石排列结构有关。(2)颜色未经处理的紫色和橙色珍珠在500~570 nm区间内出现与文石无关的发光峰,推测其颜色还同样受有机质的影响。(3)颜色未经处理黑珍珠的峰值在800~900 nm之间,推测其黑色调主要与有机质有关。(4)经染色处理珍珠的峰值主要位于650~750 nm区间内,主要与染剂有关,而不同颜色染色珍珠具有类似的发光特征说明染色珍珠所用染剂致色成分可能有相似的基团组成。相关研究成果可为珍珠的检测鉴定、颜色成因研究提供更多科学依据。

光致发光气凝胶研究进展

光致发光气凝胶结合了气凝胶和发光材料的特性,是一类新型发光多孔材料。它具有比表面积大、孔隙度高、结构灵活、光学性质可控等特点,在传感、光电器件等领域有广泛的应用前景。本综述聚焦光致发光气凝胶,总结了该气凝胶的制备方法,根据发光中心的分类对该气凝胶进行系统介绍,探讨了该气凝胶在传感、光电器件等领域的应用,最后对该气凝胶面临的挑战及未来的研究趋势进行了展望。

新型硅酸盐型荧光粉K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)的上转换光致发光及光学测温性能研究

本文采用普适的固相法合成一种新型硅酸盐K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)荧光粉,并系统研究样品的上转换光致发光和光学测温性能。研究表明,在980 nm激发下,K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)荧光粉表现出红光发射,主发射峰位于665 nm,归属于Ho^(3+)的^(5)F_(5)→^(5)I_(8)跃迁。通过对发光强度和激发功率的对数变换,研究荧光粉的上转换机制和可能导致的上转换的光子反应,证明(5S4,5F2)→5I8跃迁上转换发光机制为三光子机制,^(5)F_(5)→^(5)I_(8)跃迁则为双光子机制。K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)荧光粉的^(5)F_(5)/(^(5)F_(4),^(5)S_(2))的非热耦合能级的荧光强度比结果表现出其良好的光学测温潜力,经计算其最大灵敏度约为0.17 K^(-1)(423 K)。

Cr^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)-Al_(2)O_(3)的光致发光和温度传感特性研究

为了开发具有高发光效率和高测温灵敏度的光学温度传感材料,采用高温固相法合成了一系列Cr^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)-xAl_(2)O_(3)(x=0,0.5,1.25,2,2.75,3.5)固熔体。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、稳态激发和发射光谱表征,详细研究了Y_(3)Al_(5)O_(12)中Al_(2)O_(3)的掺杂浓度对其结构和发光性能的影响。研究表明,提高Al_(2)O_(3)掺杂量可以增加固熔体中的八面体配位,同时削弱了晶体场强度,有利于Cr^(3+)的发光。在303~773 K温度范围内,利用该材料中Cr^(3+)荧光寿命以及热耦合能级荧光强度比的温度依赖特性进行测温研究,两种方法的相对测温灵敏度分别在500 K时达到最大值0.802%K^(-1),在303 K时达到最大值0.977%K^(-1)。除此之外,本文首次提出利用激光强度与荧光强度之比作为测温参数的比率型测温方法,在773 K时取得最大相对测温灵敏度为1.036%K^(-1)。上述研究结果表明,Cr^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)-xAl_(2)O_(3)固熔体材料具有良好的光学温度传感特性,三种不同模式的测温方法为该材料在发光测温领域的应用提供了广阔的前景。

和光溢彩——铜纳米簇的光致发光现象

本实验自制谷胱甘肽与半胱氨酸分别配位的铜纳米簇(CuNCs),根据CuNCs光致发光原理,设计实验探究配体、氧化剂、pH、溶剂及温度对CuNCs光致发光的影响,并开发出科普实验试剂盒。本试剂盒携带方便、操作简单、安全性高,适合多种科普场景,能够满足具有不同梯度科普需求的人群,增强公众对纳米材料的了解,让公众感受到化学之美。

[(n-C_4H_9)_4N][Eu_xM_(1-x)(TTA)_4](M=La、Sm、Gd、Tb)的光致发光

合成了一类组成为犤(n-C4H9)4N犦犤EuxM1-x(TTA)4犦(M=La、Sm、Gd、Tb)的固体配合物,通过测定其红外光谱,X射线粉末衍射谱和荧光光谱,研究了配合物结构和发光性质随Eu3+浓度变化的规律.红外光谱和XRD谱的分析结果表明,在体系中没有新化合物生成.而荧光光谱分析结果表明发光强度与Eu3+浓度不成线性关系,不发光的基质配合物组分对发光有不同大小和不同类型的影响.提出一种可能的发光机制解释这一共发光现象.

不同来源金绿宝石的光致发光光谱

光致发光光谱因其无损、高灵敏度和高分辨率的特性,被广泛应用于宝石学和矿物学领域。采用无损激光激发光致发光光谱、激光烧蚀电感耦合等离子体质谱等技术手段对缅甸、巴西、斯里兰卡、坦桑尼亚等几个宝石产地的金绿宝石样品及其合成品进行了研究。结果表明,所有金绿宝石样品的光致发光光谱非常相似,它们主要是Cr离子发射,光谱均显示有两条狭窄的R线,可以帮助判断样品是天然或合成,也可以提供关于天然样品的地质来源的信息。在收集的光致发光光谱中,这些R线的峰值位置在很小的波长范围内变化,这些变化的来源依赖性可能有助于识别未知样本的地理来源。其中,合成金绿宝石样品的R_( 2)线位于最长的波长,天然金绿宝石样品则在更短的波长。通过R线峰位和相应的元素浓度的比较,R线的峰值位移与Al_(2)O_(3)浓度的增加有较强的相关性,这表明微量元素取代铝位点可能是导致R线峰位偏移的原因。

多孔硅的不同制备方法及其光致发光

目前,多孔硅的制备方法已有许多种。我们用电化学方法、光化学方法和化学方法分别制备出了室温下在可见光区发射光荧光的多孔硅。通过对实验装置、制备条件、样品的成膜过程及其光致发光(PL)光谱的比较,分析解释了其成膜机理和PL光谱的特点。认为虽然这三种方法都可以制备出多孔硅,但相比较而言,通过电化学方法制备的样品最均匀,实验的可重复性较强,因而电化学方法是被普遍采用的一种方法。另外在多孔硅的成膜过程中,自由载流子起着至关重要的作用。

基于拉曼与光致发光技术的甲胺铅碘光致退化研究进展

甲胺铅碘是一种重要的新型光电功能材料,在下一代光电器件中呈现出广泛的应用前景。然而,材料稳定性差,易在光照下发生退化,成为制约材料大规模商用的瓶颈。基于拉曼以及光致发光测试技术对此类材料进行表征,从而研究退化过程、探讨退化机理,是最终解决材料光致退化问题的关键之一。本文将对基于上述两种技术的甲胺铅碘退化研究工作进展进行总结。