离子交换和热处理对贵金属掺杂硅酸盐玻璃光致发光的影响

贵金属纳米颗粒-玻璃复合材料是一种重要的非线性材料。利用光致发光谱及配位场理论, 深入研究了离子交换及氢气热处理对硅酸盐玻璃中贵金属离子的引入、还原、成核及生长过程的影响, 发现延长离子交换时间有利于提高玻璃中金属离子的浓度。对于掺Ag⁺硅酸盐玻璃, 不仅存在孤立Ag⁺离子, 同时也存在Ag₂⁺团簇。H₂中热处理后, 样品中孤立Ag⁺离子浓度迅速降低, 同时出现Ag₃²⁺团簇。对于掺Cu⁺硅酸盐玻璃, 仅存在孤立Cu⁺和Cu²⁺, 没有发现Cu⁺团簇的发光峰, Cu²⁺的存在造成Cu⁺的发光强度显著降低。掺Ag⁺硅酸盐玻璃经H₂热处理后, 再经过第二次离子交换往玻璃中掺Cu⁺是十分困难的。     

无机溶胶-凝胶法制备B型和M型VO2粉体

以V2P5为原料,采用无机溶胶-凝胶法制备出V2O5粉体,在H2气氛下热处理得到了VO2(B)粉体,再在Ar气氛下热处理VO2(B)粉体,制备出了VO2(M)粉体.采用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(IR)、差热分析(DTA)等方法对样品进行了成分和结构分析,结果表明,当热处理温度为500℃、H2浓度50%时,得到VO2(B)粉体;然后,在Ar气氛下分别经过550、600、650、700℃处理1h后,VO2由B型向M型转变,700℃处理成功制备出了VO2(M)粉体.     

非金属纳米材料表面等离子体共振的研究进展

表面等离子体共振被广泛应用于光催化、纳米集成光子学、光学传感、生物标记、医学成像、太阳能电池以及表面增强Raman光谱等方面。除了金属纳米材料以外,一些非金属纳米材料也具有表面等离子体共振特性,如自掺杂半导体、外掺杂半导体、导电过渡金属化合物等。非金属等离子体共振纳米材料具有来源丰富、制备方便、价格合适、熔点高、耐磨、化学稳定性好、表面等离子体共振特性可调等优点,受到越来越多的关注。本文系统地梳理了文献中关于非金属等离子体共振纳米材料的研究,将其归类为p型半导体、n型半导体和金属型过渡金属化合物,评述了各自的特点及研究进展,并与金属纳米材料的表面等离子体共振效应进行了比较,提出了需注意的研究问题及进一步的研究方向。     

硅酸盐玻璃中银铜双金属纳米颗粒的精细结构

采用离子交换结合热处理方法制备了银铜纳米颗粒／硅酸盐玻璃复合材料。利用扩展X射线吸收精细结构谱和紫外-可见吸收光谱对复合材料中银铜纳米晶的精细结构进行了表征和分析。结果表明：玻璃中银铜纳米颗粒各自分散在玻璃基质中;银纳米颗粒的Ag-Ag键长由于制备过程中产生的张应力使标准银箔发生了膨胀;铜纳米颗粒表面的Cu-O配位数由于Cu-Cu配位的出现而降低,且Cu-Cu配位数远小于标准铜箔中Cu-Cu的配位数,其键长也发生了收缩。     

影响贵金属纳米颗粒表面等离子体共振因素评述

贵金属纳米颗粒具有可调的共振吸收谱,被广泛用于光能传送器、近场扫描光学显微学、表面增强谱学、化学和生物传感器等。系统地评述了颗粒尺寸、颗粒分布、颗粒形状、颗粒体积分数、颗粒组成和颗粒结构等因素对金属纳米颗粒等离子体共振吸收性能的影响,有利于深入理解等离子体共振吸收的物理实质和实现对等离子体共振频率的调控。     

电化学阳极氧化法制备有序多孔材料的研究进展

阳极氧化法制备有序多孔材料具有工艺简单、孔径可控以及稳定性高等特点,具有广阔的应用前景.系统介绍了阳极氧化法制备有序多孔氧化铝和氧化钛的研究进展.重点介绍了阳极氧化法制备小孔径有序多孔氧化铝和氧化铝光子晶体的研究,特别介绍了有序多孔氧化钛膜的结构特点及该领域未来的发展方向.此外还简略介绍了阳极氧化法制备ZrO2、HfO2等有序多孔材料.     

银纳米颗粒-玻璃复合薄膜的三阶非线性光学性能

采用离子交换结合热处理方法,制备出银纳米颗粒-玻璃复合薄膜.利用光学吸收谱和Z-扫描技术研究了该复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能.研究结果表明,延长热处理时间有利于提高银纳米颗粒尺寸和银纳米颗粒在玻璃中的体积分数,导致复合薄膜的三阶非线性系数增大.当熔盐中AgNO3/NaNO3的质量分数由0.1%提高到0.5%时,相同条件热处理后玻璃中银纳米颗粒的尺寸和体积分数有较大增长,复合薄膜的三阶非线性系数增大;进一步提高熔盐中AgNO3/NaNO3的质量分数,热处理后玻璃中银纳米颗粒的尺寸反而降低,但银纳米颗粒在玻璃中的体积分数增大,材料的三阶非线性系数不增反降.     

离子交换法在钠钙硅酸盐玻璃中原位合成银纳米颗粒的研究

采用离子交换结合热处理法,在商用钠钙硅酸盐平板玻璃中原位形成2～7nm的银纳米颗粒。利用电子探针、X射线吸收近边结构谱、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜研究了银离子在玻璃中的扩散、还原和生长机理。结果表明：玻璃中同时存在2价和3价铁离子,2价铁离子的存在有利于银离子被还原成中性银原子。银原子在玻璃中成核并生长成纳米颗粒。银纳米颗粒可以在离子交换时形成。提高热处理温度比延长热处理时间更有利于颗粒长大。特别当热处理温度高于玻璃转变温度时,出现Ostwald生长,导致银颗粒迅速长大,密度降低。大部分银纳米颗粒为十四面体单晶,少量为孪晶结构。     

银纳米颗粒/玻璃复合材料的吸收光谱特征

利用离子交换结合热处理方法,制备出Ag纳米颗粒掺杂硅酸盐玻璃复合材料。通过改进的Mie理论拟合了不同制备条件下Ag纳米颗粒的吸收光谱,得到了它们的尺寸和体积分数。拟合结果表明:在热处理条件相同时,离子交换时间越长,样品中Ag纳米颗粒的尺寸越大,体积分数越高;在离子交换条件相同时,随着后续热处理时间的延长或温度升高,样品中Ag纳米颗粒的尺寸变大,体积分数提高。相比于空气热处理,氢气热处理可以显著降低样品中Ag纳米颗粒的形成温度和时间。氢气气氛下形成的Ag纳米颗粒小于空气气氛下形成的Ag纳米颗粒,导致其等离子体共振吸收峰相对空气中热处理的样品发生蓝移。     

光谱学研究银纳米颗粒在玻璃中的生成规律

通过离子交换法将银离子引入白硅酸盐玻璃和绿硅酸盐玻璃,利用光致发光(photoluminescence-PL)和光吸收(optical absorption-OA)谱研究银离子的团簇化、成核和生长.由于白硅酸盐玻璃不含二价铁离子,因此,银纳米颗粒形成困难,颗粒体积分数非常低,以致样品中银纳米颗粒的共振吸收峰不明显.在这种条件下,样品中存在大量银离子和银的小原子团簇.在绿玻璃中,氧化铁含量较高,引入到玻璃中的银离子大部分被二价铁离子还原成中性银原子,通过热处理,银离子在玻璃中成核和生长.在相近的热处理条件下,绿玻璃有利于银纳米颗粒的生成.银纳米颗粒在形成过程中,消耗大量银离子,造成样品的发光强度逐渐降低.