Ge掺杂二氧化钛复合薄膜制备及光吸收性能研究

采用磁控溅射和溶胶-凝胶两种方法在石英基体上制备了纯TiO2薄膜,并通过离子注入及溶胶掺杂方法分别对TiO2薄膜进行Ge掺杂改性。利用XRD、XPS及UV-Vis对两种TiO2复合薄膜的晶相结构、原子化学态以及光吸收性能进行了表征。结果表明,磁控溅射法制得TiO2薄膜为锐钛矿相,Ge离子注入引起复合薄膜的锐钛矿相消失,且该相600℃退火后并未得到恢复;经过退火后Ge在磁控溅射TiO2薄膜中以Ge单质存在。溶胶-凝胶法Ge掺杂复合薄膜中存在锐钛矿相TiO2和Ge晶相,Ge在薄膜表面以Ge和GeO2形式存在。两种掺杂方法制得的复合薄膜紫外-可见光吸收边均发生了红移。     

WO3+掺杂对纳米TiO2薄膜可见光致亲水性的影响

用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉工艺在载波片上制备了均匀、透明的WO^3＋掺杂的纳米TiO2薄膜.用XRD、紫外-可见分光光度计分析了样品的晶相和光吸收性能,研究了WO^3＋的掺杂、掺杂量及热处理温度对薄膜可见光致亲水性的影响,并考察了薄膜在停止光照后,其亲水性能的变化.结果表明,与纯TiO2薄膜相比,掺WO^3＋的TiO2薄膜对可见光的吸收有所增强,并有一定的红移现象,且在可见光照射下,亲水性能都有提高,WO^3＋的最佳掺杂量为3%（物质的量比）;薄膜的最佳煅烧温度为773K;停止光照后,掺WO3＋的TiO2薄膜亲水性能持续的更久.     

反应溅射TiO2-xNx膜的可见光吸收性能

用中频交流反应磁控溅射方法制备了N掺杂的TiO2薄膜.利用光电子能谱(XPS)对薄膜的成分进行了分析,并研究了薄膜的可见光吸收性能.结果表明:反应气体中N2的质量分数是影响薄膜中Ti-N键的主要因素;在N2气氛中380℃退火有利于提高N掺杂的含量;厚度的增加使薄膜的吸收性能在紫外到可见光区都有提高;含N量为1.5%的TiO2-xNx薄膜吸收限由TiO2薄膜的387nm红移至441nm.     

La掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

用溶胶-凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶,将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜,研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随之变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角. 能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随 变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角     

稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,XRD分析表明薄膜结晶性能良好,具有锐钛矿晶型。薄膜表面AFM分析表明,薄膜的晶粒具有纳米尺寸。采用紫外-可见分光光度计对掺杂和未掺杂的TiO2薄膜进行紫外-可见吸收光谱分析,表明Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜在紫外光区吸光度有所提高,同时在可见光区光吸收范围出现了红移,相同掺杂浓度的Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,前者在400~450nm的可见光区具有更高的吸光度。     

Fe3+-TiO2薄膜经不同温度退火后的可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe3+的TiO2薄膜,并在不同温度热处理.用SEM、XPS、UV-vis等分析方法进行结构表征和性能测试,通过降解亚甲基蓝溶液测试其可见光光催化活性.结果表明,723K时掺杂Fe3+的TiO2薄膜已经结晶,粒径为40～50nm.掺杂元素以Fe3+并口Fd2+形式存在于TiO2晶格并取代Ti4+形成Ti-O-Fe键,改变了TiO2的表面态,使TiO2带隙变窄,促进了对可见光的吸收.降解实验结果表明,823K热处理后掺杂铁的TiO2薄膜其光催化活性最好,在25W白炽灯模拟可见光下照射3.0h后,亚甲基蓝溶液的降解率接近30%.     

碘掺杂TiO_2薄膜电极制备和光电性能研究

以碘酸钾为碘源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备碘掺杂TiO2纳米粉体,采用旋涂法制成以ITO导电玻璃为基底的碘掺杂TiO2薄膜电极,并经300～600℃退火处理。采用XRD、XPS和紫外-可见吸收光谱等对样品微观结构、化学成分和光学特性进行表征,并对碘掺杂薄膜电极和纯TiO2薄膜电极的光电化学性能进行测定比较。结果显示少量碘掺入到TiO2,但经碘掺杂的TiO2紫外-可见光吸收限明显红移到可见光区（450～600nm之间）,碘掺杂TiO2薄膜电极经适当温度处理的光响应性比纯TiO2得到明显改善。     

Sb对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜的影响

用直流磁控溅射方法在Si(100)面及载玻片上制备了Sb掺杂TiO2薄膜.利用XRD光谱研究了Sb对其薄膜结晶情况的影响,用AFM观察其表面形貌,利用分光光度计测量了TiO2薄膜的光学特性及其对亚甲基蓝的分解活性,通过测量和计算表面对水的接触角来衡量光致亲水性.研究结果表明纯TiO2薄膜为锐钛矿型,适量Sb的掺杂能使TiO2薄膜的结晶有显著改善,并出现Ti2O3和金红石相TiO2,薄膜的光催化活性和光致亲水性明显改善.随着掺杂量的增加,TiO2薄膜的吸收边逐渐红移.但Sb掺杂过量时,破坏了二氧化钛原有的晶格结构,光催化活性和光致亲水性也相应降低.     

光催化Ba2+掺杂TiO2薄膜的常温制备及其性能研究

采用旋转涂膜法制备不同Ba2+掺杂量具有光催化活性的TiO2薄膜.适量Ba2+掺杂减小薄膜接触角,提高薄膜亲水性,从而吸附更多染料分子.适量Ba2+掺杂的TiO2薄膜对紫外光的吸收有所提高,产生更多的电子和空穴.薄膜表面均匀,颗粒为球形,0.01％ Ba2+的掺入能有效地抑制颗粒团聚成二次颗粒.薄膜催化活性随着涂膜次数的增加而提高,涂膜3次以上时活性下降.Ba2+掺杂量为0.01％涂膜3次的TiO2薄膜紫外光下脱色活性红X-3B溶液,脱色率达86.1％.     

掺杂对氧化钛薄膜光学性能的影响

采用电子束蒸发法制备掺杂铈的TiO2薄膜,研究掺杂铈对TiO2薄膜的折射率、透射率和禁带宽度的影响.实验发现适量掺杂CeO2会提高薄膜的折射率;并使氧化钛薄膜的禁带宽度Eg从3.27eV减小到2.51eV,从而使光本征吸收边从380nm红移到495nm,大大提高了对太阳光的利用能力.     

高密度发光材料γ-Bi2WO6:Pr3+的发光性质研究

研究了用固相法制备的高密度发光材料γ-Bi2WO6Pr3+的结构、光致发光光谱、激发谱和γ-Bi2WO6的漫反射谱.由实验测得它的晶格参数为a=5.45A,b=16.42A,c=5.43A,密度Dx=9.53g/cm3.它的光致发光光谱主发射峰位于600、608、611、629nm,分别来自于pr3+的1D2→3H4、3P0→3H5、3P0→3H6、3P0→3F2跃迁的发射.其激发谱由位于约225～430nm范围内、最大值约在372nm的主激发带和450nm的激发峰组成;主激发带来自于基质,可能是基质的带间吸收、W-O间电荷迁移吸收和缺陷能级的吸收;450nm的激发峰来自于pr3+的3H4→3P2跃迁吸收.BWOPr3+的最佳掺杂浓度为0.8mol%左右.     

Up-conversion fluorescence of Tm3+ and Gd3+ in Yb3+/Tm3+ co-doped Gd2O3 nanocrystals

Through a co-precipitation method Gd(OH)3:20%Yb3+, 1%Tm3+ nanorods were synthesized. After sintered at 900 degrees C for 1 h in air, the as-prepared Gd(OH)3:20%Yb3+, 1%Tm3+ nanorods were converted into Gd2O3:20%Yb3+, 1% Tm3+ nanocrystals. Crystalline phases, sizes, and morphologies of the two samples were characterized by X-ray diffraction and field emission scanning electron microscope. The up-conversion (UC) fluorescence spectra of the Gd2O3:20%Yb3+, 1%Tm3+ nanocrystals were recorded by using a fluorescence spectrophotometer with a 980 nm continuous wave laser diode as excitation source. The nanocrystals not only present characteristic blue and ultraviolet (UV) UC emissions of activated Tm3+, but also show UV UC emissions of host Gd3+. The experimental study suggests that the excitation power has great effects on UC fluorescence properties and the energy transfer from Tm3+ to Gd3+ is very efficient.     

Gd3+-Tb3+能量转移与Tb3+自敏化效应对重金属锗酸盐玻璃发光性能的影响

研究了一组Tb^3 掺杂重金属锗酸盐玻璃的发光特性。玻璃样品的X射线激发发射光谱结果显示,玻璃基质中由Gd^3 离子向发光中心Tb^3 的能量转移机制以及在一定浓度范围内Tb^3 之间的交叉弛豫过程对玻璃的发光性能有重要影响。前者表现在Gd^3 紫外发射光的减弱及Tb^3 绿发射光的增强,后者则显示Tb^3 在一定浓度范围内所特有的自敏化效应,使其蓝发射光减弱、绿发射光增强。第3种稀土离子La^3 的引入对发光中心Tb^3 离子具有分离效应,使Tb^3 之间的交叉弛豫概率降低,蓝发射光增强。     

La3+ and Ce3+ Doping of Hard-Magnetic Ferrites

Rare-earth-doped ferrites with the general formula M_{1 – x} R _x · nFe₂O₃ (M = Ba, Sr, Pb; R = La, Ce; x = 0–0.1; n = 4–6) are prepared by solid-state combustion synthesis. The effects of the doping procedure (before or after combustion synthesis), dopant content, and heat-treatment conditions on the magnetic and mechanical properties of the ferrites are examined. The results indicate that doped materials can be used to fabricate permanent magnets with enhanced density, remanence, and energy product. In addition, rare-earth doping improves the strength of the ferrite materials, eliminating their main drawback—inherent brittleness.     

Gd3+为敏化剂的掺Tb3+硅酸盐闪烁玻璃

实验制备了以Tb³⁺为激活剂、Gd³⁺为敏化剂的硅酸盐闪烁玻璃, 研究了Tb₂O₃和Gd₂O₃含量对玻璃密度和玻璃折射率, 以及对玻璃在紫外光激发和X射线激发条件下的光学光谱特性的影响. 通过研究Tb³⁺/Gd³⁺共掺闪烁玻璃的激发与发光特性、荧光寿命, 结合稀土离子能级结构, 分析了Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量转移与传递机制. 结果表明：在紫外激发条件下, 大量引入Tb₂O₃和Gd₂O₃可提高Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量传递效率, 有利于Tb³⁺离子的绿色发光; 但是在X射线激发条件下大量引入Tb³⁺离子, 由于缺陷数增加而弱化Tb³⁺离子荧光.     

Adiabatic demagnetization of Er3+ or Nd3+ substituted YAG

The paramagnetic salts, eg alums, usually employed in adiabatic demagnetization experiments are inconvenient because of their tendency to dehydration, etc. The refractive oxides with magnetic impurities seem to be more favourable. The authors describe the results obtained with Er³⁺ and Nd³⁺ substituted yttrium aluminium garnets (YAG). Final temperatures reached after adiabatic demagnetization are comparable to those obtained with cerium magnesium nitrate. The paper illustrates the possible use of Er³⁺ and Nd³⁺ substitued in YAG for creating a very simple device for obtaining low temperatures in the mK region by adiabatic demagnetization.     

Bi3+、Y3+掺杂对Gd2(MoO4)3:Eu3+发光性能的影响

采用高温固相法制备Bi3+、Y3+掺杂LED用小颗粒红色荧光粉Gd2(MoO4)3∶Eu3+.通过X粉晶衍射仪、F-4500荧光分光光度计、JSM-35CF型扫描电子显微镜对离子掺杂后的红色荧光粉进行检测和表征.结果表明,经过Bi3+、Y3+掺杂,红色荧光粉Gd2(MoO4)3∶Eu3+的相对发光强度提高,荧光粉晶体的结构完整、颗粒细小均匀,平均粒径约为2靘,具有较好的涂覆性能,能满足白光LED用红色荧光粉的要求.     

Efficiency dependence on the Tm3+ and Al3+ concentrations for Tm3+-doped silica double-clad fiber lasers

We present measurements of the slope efficiency and the pump power at threshold for a number of Tm3+-doped silica double-clad fiber lasers that incorporate fibers that have a range of Tm3+ concentrations. We obtain a slope efficiency for the approximately 2-microm 3H4 --> 3H6 laser transition that is greater than the Stokes efficiency limit for a Tm3+ concentration as low as 1.3 wt. %. These results indicate that the cross relaxation process, 3F4, 3H6 --> 3H4, 3H4, has a significant effect on the efficiency of the laser despite the relatively short lifetime of the 3F4 energy level. Energy migration of the excitation at the 3F4 level through the process 3F4, 3H6 --> 3H6, 3F4 may be enhancing the cross-relaxation mechanism. We also show the importance of reducing the level of clustering of the Tm3+ ion when it is doped into silica by use of appropriate amounts of Al3+ codopant. For Tm3+ concentrations of >1 wt. %, Al3+/Tm3+ concentration ratios of > 10 are recommended forreducing scattering losses, quenching the lifetime, or both.