Bi2O3-SiO2玻璃及玻璃陶瓷近红外发光性能的研究

采用高温熔融法制备了Bi₂O₃-SiO₂玻璃及玻璃陶瓷, 测试了样品的近红外光区及可见光区的发射谱、激发谱及荧光寿命。在808 nm波长光的激发下, Bi₂O₃-SiO₂玻璃及玻璃陶瓷中均发现了近红外发光。当Bi₂O₃含量较低时(30mol%、40mol%、50mol%), 发光中心位于1336 nm(或1300 nm), 为宽带发光; 随Bi₂O₃含量的增加, 1070 nm左右出现了窄带近红外发光峰, 且逐渐成为最强发光峰, 与此同时, 1336 nm(或1300 nm)的宽带发光转变为窄带发光。1336 nm (或1300 nm)与1070 nm发射峰的荧光寿命及激发谱均存在较大的区别, 初步分析认为这两个发射峰归属于不同的发光中心, 1336 nm(或1300 nm)发射峰源于低价态Bi离子。     

Yb3+-Tm3+共掺BiOBr纳米晶的近红外上转换发光特性研究

采用水热法合成了Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶, 研究了其上转换发光性能。在980 nm光激发下, 样品中Tm³⁺离子实现了³H₄→³H₆、¹G₄→³F₄和¹G₄→³H₆跃迁, 进而发出强烈的近红外光(801 nm)和较弱的红光(655 nm)与蓝光(485 nm)。探讨了样品的上转换发光机理, 上转换发光强度与激发功率的关系表明在980 nm激发下Tm³⁺的蓝光和红光发射为三光子过程, 而近红外发光为双光子过程。随着Yb³⁺浓度增加, 近红外发光显著增强, 近红外光与蓝光(I_{801 nm}/I_{485 nm})的发光强度比高达71.4。研究结果表明, Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶在生物荧光标记领域具有潜在的应用前景。     

PbO对Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃三基色上转换发光的影响

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的PbO,研究了PbO对基质样品拉曼光谱以及Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响.结果表明,随着PbO含量的增加,样品的最大声子能量下降比较明显,同时样品的声子态密度也有减小趋势;在975nm波长激光二极管(LD)激励下,随着PbO含量的增加,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换蓝光(480nm)、绿光(546nm)和红光(662nm)的发光强度都有明显增强,且PbO的引入对上转换蓝光发光强度的影响要大于其对绿光和红光的影响.     

掺铒Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O玻璃中激发态吸收的抑制

对应用于1.55μm波段宽带放大的掺Er3 :Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O(玻璃中激发态吸收的抑制进行了研究.为此,在该玻璃中分别引入了Ce3 离子和B2O3组分.研究表明,随着玻璃中Ce2O3的掺杂或B2O3组分的引入, Er3 4:I11/2能级与Ce3 2:F5/2能级间的能量传递或Er3 4:I11/2→4I13/2能级间多声子弛豫速率相应提高, Er3 离子4I11/2能级荧光寿命显著减小,激发态吸收得到有效抑制.同时,实验发现, Ce2O3的掺杂进一步提高了Er3 离子4I13/2→415/2能级间总量子效率,增强了1.55μm波段荧光发射强度,而荧光发射谱宽基本保持不变. B2O3组分的引入虽在一定程度上削弱了1.55μm波段荧光发射强度,但进一步拓展了其荧光发射谱,且增益截面峰值波长移向长波段.     

复合氧化物TiO2 /Bi2O3对甲苯的光催化作用

采用NaOH沉淀法制备了TiO2/Bi2O3纳米粒子,用TG-DTA、UV-vis、XRD、XPS等对其结构、性质进行表征,并以甲苯为气相有机污染物对TiO2/Bi2O3光化学催化剂的气-固复相反应活性进行了研究.发现TiO2的加入可以阻碍Bi2O3晶粒的生长,从而导致粒径的减小.光生电子产生于Bi2O3并迁移到TiO2表面,使所需的激发光频率变低,从而使半导体的吸光波长向可见光区域扩展,表明复合TiO2能够提高Bi2O3的光催化活性,并且活性的提高程度与n(Ti):n(Bi)有关,其最佳配比为0.03:1;光催化活性随焙烧温度升高而增大,750℃焙烧的样品光催化活性最好.     

掺铒TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃的上转换发光性能

稀土离子掺杂碲酸盐系统玻璃是一类应用前景良好的上转换发光材料.研究了含铒TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃在980nm抽运下的上转换光谱,结果发现存在3个上转换荧光谱带,分别对应于2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2,而且Er3 含量的增加可明显提高材料在530、550和660nm附近的发光性能.少量的ZnO引入既可以大幅提升材料的上转换发光强度,又能保持铌碲酸盐玻璃良好的化学稳定性.材料的发光机制主要是激发态吸收(ESA)和能量转移(ET),最大声子能量的降低是上转换发光增强的主要原因.     

一步法直接合成rGO/Bi2O2CO3及其光催化性能研究

采用简单易行的一锅水热法, 制备了还原氧化石墨烯(RGO)复合的Bi₂O₂CO₃光催化剂。通过XRD、N₂吸附、XPS、SEM和TEM等测试手段对光催化剂进行表征。结果表明: 石墨烯与Bi₂O₂CO₃纳米片形成了有效复合。在设计吸附饱和排除RGO物理吸附的影响下, 发现复合光催化剂的性能明显提高, 其中RGO复合量为6.0wt%时活性最佳, 其光催化降解RhB的速率是Bi₂O₂CO₃的3.02倍, 并具有良好的循环稳定性。光电谱学分析表明复合RGO有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 且拓宽和增强了催化剂的可见光吸收。机理分析表明: RGO/Bi₂O₂CO₃中O₂可多位点捕获光生电子, 从而产生更多活性物种O₂^-·, 实现对污染物的快速有效降解。     

OH- 对 Tm3+/Yb3+ 共掺碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了Tm3 /Yb3 共掺碲酸盐玻璃的Raman光谱、红外光谱和上转换发光光谱,分析了OH-对Tm3 上转换发光的影响。结果表明,氧氯碲酸盐玻璃的声子能量高于氧氟碲酸盐玻璃的声子能量,但是Tm3 /Yb3 共掺氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光强度高于Tm3 /Yb3 共掺氧氯碲酸盐玻璃。分析认为这主要是由于OH-的影响,在氧氟碲酸盐玻璃中OH-的浓度较低,导致Tm3 的荧光寿命高,从而提高Tm3 的上转换发光。在一定程度上,OH-对Tm3 上转换发光的影响大于声子能量对Tm3 上转换发光的影响。研究结果有助于进一步提高Tm3 的发光效率。     

Nd3+/Yb3+共掺La2O3-TiO2-ZrO2微晶玻璃的制备及上转换发光研究

利用气悬浮方法制备了Nd³⁺/Yb³⁺共掺La₂O₃-TiO₂-ZrO₂前驱体玻璃, 通过热处理获得了微晶玻璃。通过DTA对前驱体玻璃的热稳定性进行了研究。利用光致发光谱, TEM和EDS对微晶玻璃进行了表征分析, 并研究了热处理对上转换发光的影响。结果表明: 玻璃转变温度和析晶起始温度分别为799℃和880℃. 在980 nm激光激发下, 样品发射出中心位于497, 523, 545, 603和657 nm处的五条发光带。热处理后样品上转换发光强度提高, 经过880℃保温50 min热处理的微晶玻璃显示了最强的上转换发光, 在545 nm处的发光强度是前驱体玻璃的11倍, 这是由于在微晶玻璃基质中存在致密柱状晶和Nd³⁺离子在晶体中富集造成的。     

掺Er3+硅酸盐玻璃上转换发光特性研究

研究了掺Er^3＋硅酸盐玻璃的吸收光谱和上转换光谱，应用Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋强度参数Ωλ（λ=2、4、6）、跃迁振子强度、自发辐射几率、荧光分支比．上转换光谱分析表明：在522、545、658nm处有较强的绿光和红光，分别对应于^2H11／2→^4I15／2、^4S3／2→^4I15／2、^4F9／2→^4I15／2的跃迁，发光曲线拟合斜率分别为1．67，1．94，1．76；上转换发光机制主要是激发态吸收和能量转换，且均为双光子吸收过程．     

Bi2O2CO3/TiO2复合粉体的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备了Bi2O2CO3,并将其与TiO2进行了复合。XRD数据表明此复合光催化剂中Bi2O2CO3结晶性良好,紫外-可见漫反射光谱说明Bi2O2CO3的加入使其吸收带边有一定的红移。研究了紫外-可见光照射下Bi2O2CO3/TiO2复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解性能,结果表明当Bi2O2CO3与TiO2的质量比为0.032时,得到性能最优的复合光催化剂,其光催化活性优于TiO2。     

Co3O4/Bi2O3纳米粒子气相光催化降解甲苯的研究

采用微乳法及化学沉淀法制备了复合氧化物Co3O4/Bi2O3纳米粒子，结果表明，微乳法制备的复合氧化物Co3O4/Bi2O3粒子光催化活性更好；活性的提高程度与n（Co）：n（Bi）有关，其最佳配比为0．02：1；随着焙烧温度的增加，光催化活性提高，750℃焙烧的样品催化活性最好。以甲苯为目标反应物，考察了光照强度、甲苯的初始浓度、气相氧浓度、水蒸气含量对甲苯光催化降解反应速率的影响。     

非化学计量Bi2O3对制备Bi4Ti3O12粉体影响的研究

制备晶粒形貌生长各向异性的中间化合物Bi4Ti3O12粉体是采用流延成型和模板晶粒生长(TGG)等工艺方法制备(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电织构陶瓷的关键技术.以NaCl-KCl熔盐法制备了生长各向异性的Bi4Ti3O12粉体,利用X射线衍射和扫描电子显微镜研究了非化学计量Bi2O3对粉体相结构和微观形貌的影响,优化了制备Bi4Ti3O12粉体的工艺参数,并探讨了Bi4Ti3O12粉体在熔盐中的生长机理.研究表明,随着Bi2O3过量程度的增加,所得Bi4Ti3O12粉体颗粒的平均尺寸和均匀程度均增加,当Bi2O3过量7.5%时达到最佳值,其平均粒径为8～10 μm.     

Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3无陶瓷的制备与性能铅压电

采用传统的干压成型法制备了Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3无铅压电陶瓷，研究了不同K0.5Bi0.5TiO3含量对Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3陶瓷的微观结构与电性能的影响规律。结果表明，Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3无铅压电陶瓷随K0.5Bi0.5TiO3含量增加，晶格常数增大，密度减小，晶粒尺寸减小，压电常数先增大后减小，介电常数增大，介电损耗增加，机械品质因数下降，而居里温度不断升高，在200℃附近存在由铁电相向反铁电相转变的一个相变点，组分为0．84 Na0．5Bi0．5TiO3-K0．5Bi0．5TiO3的陶瓷位于准同型相界附近，具有最佳的压电性能。     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的结构与性能研究

采用固相合成法制备了不同Nd掺杂量的Bi4-xNdxTi3O12(x=0～1.0)陶瓷.采用XRD分析了陶瓷样品的物相结构,采用SEM观察了陶瓷样品的显微结构特征,系统地评价了陶瓷样品的铁电性能.研究结果表明,经1100℃烧结样品结构致密、晶粒均匀.不同Nd掺杂量并未引起物相结构的改变,所有样品均为单一的层状钙钛矿结构.适量的Nd掺入会提升Bi4-xTi3O12陶瓷样品的铁电性能.