Er掺杂PbF_(2)晶体的局域团簇结构与光谱性能研究

本文采用Bridgman法成功生长了一系列Er∶PbF_(2)晶体。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算详细研究了Er^(3+)在PbF_(2)晶体中的团簇效应。首次获得了Er∶PbF_(2)晶体的上转换发光特性(发光强度、颜色变化)与团簇结构之间的关系。研究发现,随着Er^(3+)浓度增加,团簇从单聚体向高阶构型演化,Er^(3+)离子之间的距离先减小后增大,这使得上转换发光中的红色发射强度先增大后减小,红绿发光比也在Er^(3+)浓度高于6.5%(摩尔分数)后逐渐减小,即发光颜色可以从红色调整为黄绿色。该研究证明了稀土离子团簇的结构演化可以调控Er∶PbF_(2)的光谱特性,为多色发光材料的设计提供一种新方法。

Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体生长及光谱性能

2.7-3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体,通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho^(3+):^(5)I_(7)能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据,测量了拉曼光谱,并对晶体的拉曼振动峰进行指认,对Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行表征.Yb^(3+)的最强吸收峰在966 nm,吸收峰半峰宽为90 nm;2.7-3.0μm波段最强发射峰在2850 nm,半峰宽为70 nm;Ho^(3+):^(5)I_(6)和^(5)I_(7)能级寿命分别为1094μs和56μs.与Yb,Ho:GdScO_(3)晶体相比,Yb^(3+)的吸收峰和2.7-3.0μm的发射峰半峰宽明显展宽,同时下能级寿命显著减小,计算表明Ho^(3+):^(5)I_(7)与Pr^(3+):^(3)F_(2)+^(3)H_(6)能级之间能实现高效的能量传递.以上结果表明Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体是性能更优异的2.7-3.0μm波段激光材料.

水平定向结晶法生长浓度渐变Yb∶YAG激光晶体及光谱性能研究

本文采用水平定向结晶(HDC)法成功生长出180 mm×81 mm×16 mm的浓度渐变Yb∶YAG激光晶体,从放肩部位和尾部分别获取了尺寸为40 mm×40 mm×7 mm、70 mm×70 mm×7 mm的Yb∶YAG激光晶体板条各两件。采用632 nm激光、偏光应力仪对晶体板条的光学性质进行检测,实验结果发现靠近晶坯自由表面的板条内部通透,无散射光路,应力较小且分布均匀,表明该晶体板条具有优异的光学质量。进一步测试分析了晶体板条不同位置处的吸收光谱,根据935 nm波长处的吸收系数计算出Yb^(3+)的掺杂浓度,发现40 mm×40 mm×7 mm的激光晶体板条中Yb^(3+)掺杂浓度沿晶体生长方向逐步增加,浓度梯度约为0.42%/cm;而70 mm×70 mm×7 mm的激光晶体板条中Yb^(3+)掺杂浓度几乎保持不变,约为4.50%。

掺铒CaF_(2)、SrF_(2)、PbF_(2)晶体的光谱性能与团簇结构研究

3μm波段中红外激光处于大气传输窗口,又可以作为基础光源,是激光技术研究的前沿。目前,铒离子激活的激光晶体材料是产生3μm中红外激光的重要途径之一。然而,Er3+离子4I11/2激光上能级荧光寿命较短,下能级4I13/2的寿命较长,难以实现粒子数反转,导致自终止现象。为了解决这一难题,往往需要高浓度掺杂,通过能量传递降低4I13/2能级的寿命。然而高浓度掺杂又会造成晶体热性能变差,限制了掺Er3+激光晶体效率和功率。三阶铒离子容易在氟化物晶体中形成团簇,导致稀土离子间距缩短,即使在低掺杂浓度下稀土离子之间的能量传递作用仍较为显著。同时,低浓度掺杂还可以减轻激光运转下晶体的热堆积效应。掺铒氟化物晶体已成为一类重要的高功率、高效率中红外激光材料。然而,掺铒氟化物晶体的光谱性能与铒离子团簇结构之间的相互联系尚不明确,制约了掺铒氟化物晶体光谱和激光性能的进一步发展。本文采用第一性原理计算模拟了铒离子在CaF_(2)、SrF_(2)和PbF_(2)晶体中的团簇结构。结果显示,铒离子团簇结构随基质晶体变化逐渐演变。结合模拟计算和实验表征定性揭示了不同晶体离子团簇与光谱性能的联系,为掺铒氟化物中红外激光晶体材料的调控与设计提供参考。

掺WO_(3)对碲酸盐玻璃热稳定性改善和Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性能的研究

为得到热稳定性能良好且高强度发光的碲酸盐玻璃,通过在TeO_(2)-ZnO-Na_(2)O系统中掺入WO_(3),以提高玻璃的抗析晶和热稳定性能。研究结果表明,碲酸盐玻璃的ΔT从不掺WO_(3)的110℃增加到了WO_(3)含量为20 mol%时的142℃。在热稳定性研究的基础上,进一步分别研究了单掺Er^(3+)和Er^(3+)/Yb^(3+)共掺的碲钨酸盐玻璃的光谱性质。研究结果表明,在Er^(3+)/Yb^(3+)共掺条件下,Er^(3+)/Yb^(3+)之间的能量传递提高了Er^(3+)离子对980 nm泵浦光的吸收效率,增强了1.5μm波段发光强度,最终得到了具有高强度1.5μm波段发光的Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃,初步证明共掺方式是实现1.5μm波段高强度发光的有效方法。

掺铥石英玻璃的制备与光谱性能研究

2.0μm波段激光在军事、遥感、医疗等领域具有重要应用价值。文章以95SiO_(2)-4.5Al_(2)O_(3)-0.5Tm_(2)O_(3)为配方,通过将溶胶凝胶法和高温熔融法,成功制备了掺铥石英玻璃样品,并测试了样品的物理及光谱性能,计算了相关参数指标。玻璃的密度为2.307 g/cm^(3),1900 nm处的折射率为1.4415,铥离子掺杂浓度为3.60×10^(-19)cm^(-3),794 nm处的吸收截面为1.747×10^(-19)cm^(2),2.0μm处的透过率为85.5%,1850 nm处的发射截面为6.07×10^(-20)cm^(2),荧光寿命为370μs,羟基含量为1.57×10^(18)cm^(-3),光谱性能良好,相关方法及结果为掺杂石英玻璃的制备提供了技术路线。

菲并咪唑反应型ClO^(-)荧光探针的合成及光谱性能

荧光探针法以其灵敏度高、选择性强和实时响应等优点被广泛应用于生物体和环境检测.因此,开发结构多样的荧光探针具有非常重要的理论和实际意义.基于菲并咪唑发光团,设计合成了一个含有苯甲酰肼结构的亚胺型菲并咪唑反应型ClO^(-)荧光探针(PIP-BH),并对合成的荧光探针结构进行了表征和确认.通过紫外光谱和荧光光谱对探针PIP-BH在水相中的聚集诱导淬灭(aggregation-caused quenching,ACQ)效应进行了研究,并通过丁达尔效应和扫描电子显微镜测试(SEM)直观观察了探针PIP-BH在水溶液中的聚集效果.在MeOH/PBS(f_(w)=40%,PBS 0.01mol·L^(-1),pH=7.4)缓冲溶液中,通过荧光光谱详细讨论了探针PIP-BH对ClO^(-)的荧光响应特征,探针PIP-BH能够选择性地识别ClO^(-),并伴随着发射波长的蓝移,响应的pH范围内(5.0~11.0)较宽,具有较好的实际应用价值.

纳米氧化锌对钙钛矿薄膜本征性能和光谱性能的影响研究

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性、低廉的制备成本、高效的转换效率等优越特性,成为光伏领域的研究热点。电子传输层作为钙钛矿电池的核心层,主要起到提取和传输光生载流子的作用,且能够作为空穴阻挡层,抑制钙钛矿活性层中电荷复合,所以优异性能的电子传输层对钙钛矿太阳能电池的发展至关重要。可目前钙钛矿光伏器件常用的刚性电子传输层(介孔层或致密层)均需要高温烧结,这限制了其在柔性钙钛矿器件方面的应用。因此,开发一种可应用于钙钛矿光伏领域的柔性电子传输层成为当前亟待解决的问题之一。纳米ZnO具有合适的能级和较高的电子迁移率,且可以通过低温制备,被广泛应用在光伏器件中作为电子传输层。因此,通过旋涂法和静电纺丝法分别制备了刚性纳米ZnO和柔性纳米ZnO电子传输层,确定了静电纺丝法制备柔性纳米ZnO的最佳制备工艺。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和稳态/瞬态荧光光谱系统研究了刚性和柔性纳米ZnO对钙钛矿薄膜形貌、结构和光谱性能的影响。结果表明,钙钛矿薄膜的形貌对基底纳米ZnO的形貌依赖性很强。而基于刚性和柔性纳米ZnO的钙钛矿薄膜几乎呈现相同的结构和光谱吸收范围,荧光发射峰均在770 nm附近,且柔性纳米ZnO的荧光猝灭效率为82%,几乎和刚性纳米ZnO的荧光猝灭效率(85%)相媲美。进一步,根据瞬态荧光动力学数据计算获得刚性和柔性纳米ZnO的界面电荷分离效率分别为61%和41%,这表明通过静电纺丝法制备的柔性纳米ZnO具备一定的界面电荷分离能力,有望成为新型的柔性电子传输层。这对柔性基底钙钛矿太阳能电池的设计具有重要参考价值,对促进钙钛矿光伏应用具有现实意义。

Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体生长及光谱性能分析

采用提拉法生长出了尺寸为∅30 mm×50 mm的Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体。通过X射线衍射得到了晶体的粉末衍射数据,使用GSAS软件进行了全谱拟合,得到了晶体的结构参数。测试了晶体的拉曼光谱,在100~700 cm^(-1)观察到18个拉曼振动峰。对Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体的光谱特性进行了表征,并计算了Yb^(3+)的吸收截面,其在940、975 nm处的吸收截面分别为0.31×10^(-20)、0.42×10^(-20) cm^(2)。采用Judd-Ofelt理论计算了Ho^(3+)的跃迁强度参量Ω_(t),Ω_(4)/Ω_(6)值为2.04,并计算了辐射跃迁概率、能级寿命及荧光分支比等光谱参数。结果表明,Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体的发光性能良好,是一种有前景的2~3μm激光晶体候选材料。

Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤的生长及光谱性能研究

采用微下拉法生长了不同掺杂浓度(0.25%,0.50%,0.75%,1.00%,原子数分数)的Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤。通过X射线衍射测试了单晶光纤晶体结构,结果表明晶体结构为四方晶系。测试了Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤的室温偏振吸收和荧光光谱,测试样品在807 nm附近有很强的吸收。其中,1.00%Nd∶CaYAlO_(4)的吸收最强,在σ偏振方向的吸收系数为4.20 cm^(-1),π偏振方向的吸收系数为4.06 cm^(-1)。1.00%Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤最强发射峰在σ和π偏振下都位于1080 nm,σ偏振方向的发射带宽为17.7 nm,π偏振方向的发射带宽为17.8 nm。0.25%、0.50%、0.75%、1.00%掺杂浓度的Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤4 F 3/2能级的荧光寿命分别为129、133、135和140μs,未观察到浓度猝灭。结果表明Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤是有潜力的超快激光增益介质。

新型水溶性吲哚花箐的合成及光谱性能研究

近红外(NIR)荧光染料在体内成像方面具有巨大优势,在各种化学和生物学研究中引起了广泛关注。近红外波长可以穿透到更深的组织,具有更低的自发荧光,对体内成像至关重要。到目前为止,最著名、应用最广泛的近红外荧光染料吲哚菁绿(ICG),具有良好的临床应用和安全性。但由于其荧光量子产率低、荧光寿命短、光稳定性差和化学稳定性差等问题阻碍了ICG在化学和生命科学中的应用。因此,开发光学性能优异的近红外荧光染料是非常有意义的。以2,3,3-三甲基-3 H-吲哚和三溴丙基三甲基溴化铵为原料,合成得到了吲哚季胺盐(2)。用2与3-(羟基亚甲基)-2-氯环己-1-烯(1)缩合得到IR780类似物(3),再将3分别与3个芳基硼酸经Suzuki反应合成得到3个新型水溶性吲哚花箐染料(4~6)。上述中间体及目标染料的结构经^(1)H NMR、^(13)C NMR和HR-MS表征,并对中间体3及目标染料(4~6)的光谱性能进行了初步研究。结果表明:3个吲哚花箐染料分子均具有良好的水溶性和处于近红外区的吸收和发射性能,且化合物4和化合物6的单线态氧收率(ΦΔ)较高,分别为0.67%和0.52%。

植物补光用蓝绿色荧光粉Li_(2)Ca_(2)Si_(2)O_(7):Eu^(2+)的合成与光谱性能研究

该文采用高温固相法制备一种植物补光用蓝绿色Li_(2)Ca_(2)Si_(2)O_(7):Eu^(2+)荧光粉,并对其结构、光谱性能及色度坐标进行表征。结果表明,荧光粉Li_(2)Ca_(2)Si_(2)O_(7):Eu^(2+)加入10%的NH4Cl时的最佳合成温度为900℃,该荧光粉在330 nm的紫外激发下发射光谱位于450~520 nm的宽峰。荧光粉Li_(2)Ca_(2(1-x))Si_(2)O7:2x Eu^(2+)中Eu^(2+)的最佳浓度为0.07,Eu^(2+)离子之间的能量传递机制为电多级相互作用。

一种新型近红外伪装涂层的制备及光谱性能研究

以聚氨酯为基体,叶绿素、铬绿、水等为填料,研制出一种可有效模拟植物反射光谱的近红外伪装涂层。实验结果表明,涂层在近红外波段具有明显的水吸收峰,克服了传统的材料因不含水而无法实现"同谱"的不足;含水量60 wt%时,涂层在300～2500 nm波段呈现出与植物相似的光谱反射特征,相似度高达99%,且符合美军标光谱通道要求,有望成为对抗现代光谱侦察的有效手段。此外,通过FT-IR、SEM等表征手段,简要讨论了涂层组成及微观结构对其光谱性能的影响。

Yb^(3+)∶KY(WO_4)_2晶体生长与光谱性能

采用泡生法生长Yb∶KYW晶体,通过XRD分析确认所生长的晶体为-βYb∶KYW。TG-DTA测量结果表明,晶体的熔点为1045℃,相变温度为1010℃。测得晶体红外光谱和拉曼光谱,对其峰值所属振动的归属进行了指认,并测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱。结果表明,Yb∶KYW晶体在940,980 nm附近有很强的吸收峰,主峰980 nm处的吸收截面积为1.34×10-19cm2;该晶体在990,1010,1030 nm附近都有较强的荧光发射峰,其中最强发射峰1030 nm的发射线宽高达16 nm,有望作为可调谐激光器的增益介质。计算得其1030 nm受激发射截面积为3.1×10-20cm2。

四-(二甲氨基苯基)卟啉及其金属配合物的合成及光谱性能研究

以丙酸、乙酸、硝基苯为溶剂一步法合成了四-(二甲氨基苯基)卟啉(T(DMAP)P),并采用氯仿-N,N二甲基甲酰胺为溶剂合成了其与Zn2+,Mn2+,Tb3+三种离子的配合物,考察了溶剂种类、温度、时间对反应的影响,探讨了卟啉与金属盐反应两者用量的最佳比例,在较温和条件下合成了卟啉金属配合物,避免了高温合成金属卟啉不稳定现象。利用元素分析,IR,UV-Vis等方法确定了目标化合物的组成和结构。考察了不同浓度及温度下卟啉配合物的电导率并计算了其摩尔电导率。实验结果发现,卟啉与铽离子配合物摩尔电导率远大于锌、锰配合物。实验研究了不同金属离子对反应的影响,重点考察了卟啉及其金属配合物的分子光谱性能的差异。与四苯基卟啉相比,T(DMAP)P及其金属配合物UV-Vis光谱均发生红移,探讨了该现象产生的原因。

Yb^(3+):YVO_4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3 + :YVO4晶体 ,研究生长过程中工艺参数的控制。测得掺杂浓度为18.1%Yb3 + :YVO4晶体中Yb3 + 离子的有效分凝系数Keff为 0 96。测定了不同Yb3 + 离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱 ,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3 + :YVO4晶体的光谱参数。本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律 ,讨论了Yb3 + :YVO4晶体作为激光晶体的优点。

聚苯撑乙炔-苯并噻二唑共聚物的合成及光谱性能

利用钯催化剂[Pd(PPh3)2Cl2]和相转移催化剂(PTC),采用Heck交叉偶联缩聚反应合成了聚(苯撑乙炔撑-苯并噻二唑)系列交替共聚物(PPE-BT),比较了聚合物的紫外吸收光谱和荧光光谱特征.

焦脱镁叶绿酸-a甲酯衍生物的合成及其结构与光谱性能关系研究

以焦脱镁叶绿酸 a甲酯 (MPP a ,1)为起始原料 ,通过乙二醇对E 环羰基进行保护 ,选用四氧化锇和高碘酸钠将 3 位碳碳双键氧化 ,生成 13 1 二氧环戊基 13 1 去氧焦脱镁叶绿酸 d甲酯 (2 ) ,经Grignard反应将 3 甲酰基转换成羟烷基得仲醇3 ,再通过高钌酸四乙基胺和N 甲基吗啡啉N 氧化物将其氧化成酮 4,脱去保护基生成 3 烷酰基 3 去乙烯基焦脱镁叶绿酸 a甲酯 (6) .焦脱镁叶绿酸 d (MPP d) 7与过量重氮甲烷发生加成和重排反应 ,生成 6a及 3 烷酰甲基 3 去乙烯焦脱镁叶绿酸甲酯衍生物 8和 9,7的 3 位醛基经过Wittig和氧化反应得到 3 苯乙二酰基焦脱镁叶绿酸甲酯 11.所合成的新卟吩衍生物均经UV ,IR ,1HNMR及元素分析证明其结构 。

污泥吸附剂的制备及其光谱性能研究

以城市和石化污水厂生化活性污泥及剩余污泥为原料,采用热解法制备烟气脱硫吸附剂,并与商品活性炭对比进行了孔结构、扫描电镜、X射线衍射、热分析及元素分析性质表征,利用傅里叶红外光谱法研究污泥吸附剂在SO2-O2-N2及SO2-O2-H2O(g)-N2体系的吸附机理。结果表明城市污水厂剩余污泥制备的吸附剂脱硫性能较好,其次为石化活性污泥,生化活性污泥吸附剂脱硫性能较差,剩余污泥制备的吸附剂脱硫率略低于商品活性炭。SO2-O2-N2体系吸附机理主要为物理吸附,SO2-O2-H2O(g)-N2体系SO2发生了催化氧化,以化学吸附为主。吸附过程中起吸附作用的主要是微孔结构。

含芳香稠环或杂环的光致变色螺吡喃化合物的光谱性能及与DNA作用研究

研究 9种带有芳香稠环或杂环基团的光致变色螺吡喃化合物的光致变色性能和荧光性质 .通过紫外 -可见吸收光谱和荧光光谱对该类化合物与