湿化学法制备的KTiOPO_4@SiO_2玻璃陶瓷纳米结构和透明性

用湿化学法合成了25KTiOPO4-75SiO2透明纳米玻璃陶瓷。采用x射线衍射、场发射扫描电子显微镜和二次谐波发生对玻璃陶瓷物相及纳米结构进行了分析。透明凝胶块经过热处理后，从SiO2基玻璃中析出了粒径为一30nm的KTiOPO4纳米晶体，形成了透明KTiOPO4@SiO2纳米玻璃陶瓷；凝胶粒子的烧结致密化消除了大量不规则介孔，但形成了少量30nm的球状孔；这种相对致密的玻璃陶瓷在可见光波段的光学透射率为64％左右。根据纳米结构数据，利用瑞利散射模型分析了纳米结构对玻璃陶瓷透明性的影响，结果表明，KTiOPO4晶体与SiO2玻璃相折射率之差是降低致密纳米玻璃陶瓷透明性的主要因素。

含稀土元素的矿渣纳米晶玻璃陶瓷的光谱学研究

利用白云鄂博矿资源废弃物中有价元素以共伴生形成存在的特点制备了高性能的矿渣纳米晶玻璃陶瓷。本文采用电感耦合等离子发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）等测试方法对样品的成分和结构进行了深入分析。ICP和XRD、SEM实验结果表明,我们制备的玻璃陶瓷是主晶相为透辉石,晶粒尺寸在45～100nm范围含稀土元素的纳米晶玻璃陶瓷,SEM面扫所显示的元素与ICP成分分析结果较为一致。Raman分析表明,其非晶相主要由具有不同非桥氧键的硅氧四面体结构单元构成的三维网络结构,进一步分析发现稀土微量元素对网络结构有十分明显的影响。我们把矿渣纳米晶玻璃陶瓷与相似成分的玻璃陶瓷的拉曼光谱对比,发现矿渣纳米晶玻璃陶瓷的拉曼谱带普遍比玻璃陶瓷对应的拉曼谱带波数低。相似成分的玻璃陶瓷与矿渣纳米晶玻璃陶瓷的成分差别主要是稀土元素等微量元素。本文的研究方法为研究玻璃陶瓷的成分与结构、性能之间的关系提供了一种研究思路。

氟氧化物纳米相玻璃陶瓷Tb(0.7)Yb(5)：FOV的合作下转换发光

报道了氟氧化物纳米相玻璃陶瓷Tb(0.7)Yb(5)∶FOV的红外量子剪裁研究,测量了从可见到红外的荧光发光光谱、激发谱、和荧光寿命,分析了{1([5 D4→7 F6](Tb3+),2([2 F7/2→2 F5/2](Yb3+)}的红外量子剪裁现象,发现了487.0nm光激发5 D4能级和378.0nm光激发(5 D3,5 G6)能级的理论量子剪裁效率ηx%Yb依次分别为121.35%和136.27%。首次发现了一种新颖的合作(共协)下转换发光现象{2([(5 D3,5 G6)→5 D4](Tb3+),1([2 F7/2→2 F5/2](Yb3+)},即首次发现施主Tb3+离子释放两个小能量光子[(5 D3,5 G6)→5 D4]的能量,导致出现一个受主Yb3+的[2 F5/2→2 F7/2]的中等能量的光子。

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5)∶FOV的上转换发光

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5)∶FOV在975nm半导体激光激发下的上转换发光。发现了位于363.6,(462.6,477.0),648.7,(699.7,680.7)和(777.6,800.7nm)的几条上转换发光线,它们是Tm3+离子的1D2→3H6,1G4→3H6,1G4→3F4,3F3→3H6和3H4→3H6的荧光跃迁。为了确认它们的上转换机理,还测量了上转换发光强度F随975nm泵浦激光功率P改变的双对数曲线,结果证实了1D2能级的上转换发光部分是五光子上转换发光,而1G4能级和3H4能级的上转换发光则是三光子和双光子上转换发光。

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er^(3+)Yb^(3+)离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制（英文）

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er^(3+)Yb^(3+)离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制现象。测量了Er^(3+)Yb^(3+)双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、表面形貌、激发光谱、吸收光谱、和发光光谱;而且也与Tb^(3+)Yb^(3+)双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的相对应的光谱参数进行了比较。发现378nm光激发样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV所导致的652.0nm红色发光强度为522nm光激发时的680.85倍和303.80倍;我们还发现378nm光激发所导致的样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的652.0nm红色发光强度为样品(C)Er(0.5%)∶FOV的491.05和184.12倍。我们还发现在378nm光激发时的样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的{978.0和1 012.0nm}红外发光强度依次分别为样品(C)Er(0.5%)∶FOV的{58.00和293.62}倍和{25.11和67.50}倍。更进一步,对于652.0nm波长发光的激发谱,发现(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的378.5nm激发谱峰强度是(C)Er(0.5%)∶FOV的大约606.02和199.83倍。同时,也发现样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的一级量子剪裁红外1 012或978nm发光强度为样品(D)Tb(0.7%)Yb(5.0%)∶FOV的二级量子剪裁红外976nm发光强度的101.38和29.19倍。发现的该量子剪裁是目前所报道的最强的量子剪裁。因此,相信所发现的氟氧化物纳米玻璃陶瓷中Er^(3+)Yb^(3+)离子对的一级量子剪裁发光是强的可以作为量子剪裁层应用到提高晶硅太阳能电池的发电效率。研究结果也能加速对目前国际热点的下一代环保的光谱调制太阳能电池的探索。

温度对CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系纳米晶玻璃陶瓷结构影响的拉曼光谱研究

采用熔融法制备了CaO-M gO-Al2 O3-SiO2系纳米晶玻璃陶瓷材料。在-190～310℃温度范围，利用显微共聚焦拉曼光谱测量分析了该体系纳米晶玻璃陶瓷硅氧四面体结构的变化规律。结果表明，随着温度的降低具有不同非桥氧键的硅氧四面体结构单元变化并不一致，位于三维硅氧四面体结构边缘的具有二个非桥氧键的硅氧四面体（Q2）和具有三个非桥氧键的硅氧四面体（Q1），以及完全独立于三维硅氧网络结构外的具有四个非桥氧键的硅氧四面体（Q 0）受温度影响明显，其拉曼光谱均向高波数移动，键的力常数变强，硅氧键长变短。为丰富外环境对纳米晶玻璃陶瓷材料结构与性能影响的研究提供了实验依据，也为控制该体系纳米晶玻璃陶瓷材料的膨胀系数提供了一定的实验依据。

掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的多光子红外量子剪裁

研究了掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷(Er(3):FOV)的红外量子剪裁现象,测量了红外和可见的Er(3):FOV的荧光光谱.结果发现光激发2H11/2能级的4I13/2→4I15/2荧光跃迁的近似量子剪裁效率已达约186.28%.计算了有关的无辐射弛豫速率、自发辐射速率和能量传递速率,分析了有关的能量传递动力学过程,发现速率为371000s-1的{2H11/2→4I9/2,4I15/2→4I13/2}交叉能量传递是导致光激发2H11/2能级有高量子剪裁效率的主要原因.首次报道了Er(3):FOV的可见激发的三光子和浅紫外激发的四光子红外量子剪裁现象.

Er^(3+):NaYF_4纳米晶玻璃陶瓷的频率上转换动力学分析

通过测量Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷的吸收光谱和上转换荧光光谱,结合Judd-Ofelt理论,计算Er3+各个能级间的辐射跃迁几率和无辐射跃迁几率.建立并求解Er3+的上转换速率方程,采用拟合归一化的荧光衰变实验曲线的方法,得到Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷的频率上转换系数C22=1.8025×10-16cm3·s-1,C33=8.1930×10-16cm3·s-1.利用Judd-Ofelt理论和速率方程计算得到样品的上转换效率ηuc为5.687%.结果表明,该材料具有较大的上转换系数和较高的上转换效率,是一种较优异的上转换材料.