红光?近红外光谱技术在医疗领域具有广泛的应用。但对于当下采用蓝光LED激发荧光材料实现红光?近红外光谱输出的器件结构而言，则普遍存在蓝光过剩的问题。本文提出了通过构筑Ce³⁺→Cr³⁺能量传递从而实现抑制器件蓝光输出的策略。以Ba₃Sc₄O₉为研究对象，采用Ce³⁺/Cr³⁺共掺杂，研究了其发光性能。结果表明，共掺杂的Ba₃Sc₄O₉∶Ce³⁺/Cr³⁺同时具备了红光和近红外光发射能力，发射主峰分别位于585 nm和835 nm；Ce³⁺→Cr³⁺能量传递效率达50.92%。所封装的近红外LED器件的蓝光强度下降了78%，而Cr³⁺的发射强度增至181%。

氧还原反应(ORR)是燃料电池阴极重要的电化学反应过程, 其自发反应进程缓慢, 对氧还原反应起高效催化作用的催化剂面临价格昂贵、合成流程复杂、污染环境等问题, 因此探索合成简单、环境友好的氧还原催化剂制备方法具有重要意义。铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC)是一种有巨大应用价值的非贵金属氧还原反应催化剂。本工作通过在马弗炉中的半封闭体系内高温碳化小分子前驱体得到介孔碳材料(MC_M), 再把获得的MC_M与铁盐混合在管式炉中高温处理制备得到铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC_MT)。该方法热解条件简单, 无需模板剂和NH₃、HF等有毒物质。由于MC_M含有较高的氮和氧元素, 有利于提升介孔碳材料表面的亲水性和配位能力, 通过MC_M和铁盐制备出的Fe-N/MC_MT含有丰富的、催化ORR的Fe-N_x活性位点, 其起始电位和半波电位分别为0.941和0.831 V (vs RHE), 比商业化Pt/C催化剂的起始电位和半波电位分别正34和16 mV。氧还原反应按照反应过程分为二电子过程和四电子过程, Fe-N/MC_MT和Pt/C的转移电子数分别为3.77和3.91, 表明具有四电子反应过程。

元素掺杂对调节碳点多色发光有着至关重要的作用。然而，目前碳点的可调荧光发射在固态下难以实现，这是因为会发生严重的聚集诱导猝灭（AIQ）现象以及存在制备工艺繁琐等问题。本文报道了一种以间苯三酚为碳源、硼酸为硼元素掺杂剂、尿素为氮元素掺杂剂，采用固相法，微波一步直接制备的氮硼共掺杂固态荧光碳点。随着氮和硼元素含量的变化，所得固态碳点的发光颜色经历黄色、绿色到蓝色的变化。表征分析发现氮和硼元素的掺杂在碳点表面形成了不同的结构和表面官能团，随着氮和硼元素掺杂含量的提高，其中石墨氮、N—C以及B—O/B—N 基团的协同作用导致了碳点发光颜色蓝移，且荧光发光效率增强。此外，鉴于这些固体碳点材料呈现出优异的多色发光性能，选择发光性能最佳的黄色、绿色和蓝色固态荧光碳点作为固态荧光粉末，制备得到了白光发光二极管（WLED）器件。这些器件均具有优良的色度指标，暖白光区发光和个别器件节能高效的工作特性表明这些发光材料在照明领域具有潜在应用前景。

基于密度泛函（DFT）理论，采用CAM-B3LYP方法，以C₃₂分子为多极矩构建骨架，设计了两类替位式共掺杂的富勒烯衍生物C₂₈B₂N₂和C₂₈B₂P₂，共16种同分异构体，并对它们的电子性质、线性极化率α和一阶超极化率β进行研究。结果表明，掺杂后分子的HOMO-LUMO能隙变小，C₂₈B₂P₂的α和β值均大于C₂₈B₂N₂系列。其中偶极分子具有大的β值，八极分子则有较小的β值，筛选出具有优异的二阶非线性光学（NLO）响应特性的结构。含时密度泛函理论（TD-DFT）的结果表明，与C₃₂相比，掺杂后所有结构的吸收光谱的响应范围变宽，最大吸收强度减弱，且最大吸收波长的位置发生红移或蓝移。基于完全态求和（SOS）方法，分别用二能级或三能级公式解释了两类共掺杂结构中β值最大的来源，并且证明了与之有关的电子激发类型为π→π*激发。

近年来，相干探测激光雷达是测量远距离低空风切变的有效手段，1.6 μm波段固体激光器以其人眼安全、探测器件成熟等优势成为相干雷达主要光源。其增益介质Er:YAG晶体在1532 nm波段有较强的吸收峰，但吸收谱较窄，因此通过使用1 532 nm光纤激光器进行谐振泵浦可以有效提高晶体输出效率。为此，文中以Er/Yb双包层光纤为增益介质，1532 nm光纤光栅为反射腔镜，976 nm半导体激光器为泵浦源，实现了全光纤化1532 nm激光输出。输出激光最大功率73.44 W，波长可调谐范围为1531.35~1532.14 nm，波长谱宽为0.06 nm，x和y方向的光束质量M²分别为1.38和1.26，是1.6 μm固体激光器的理想泵浦源。并采用此激光器泵浦Er:YAG非平面环形腔获得1.3 W单频激光输出，斜率效率为31.76%。