渤海大学化学与材料工程学院, 辽宁省全谱太阳能电池转光材料专业技术创新中心, 锦州 121013
以钼酸钠、硝酸铁、磷酸和三亚乙基四胺为原料, 采用水热合成法成功制备了一种还原型磷钼酸盐与FeⅡ构筑的超分子化合物, 其化学式为［C8H24N4］1.5［C6H22N4］1.5{Fe［Mo6O12(OH)3(PO4)3(HPO4)］2}·5H2O (1), 并通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射(PXRD)和红外光谱(FT-IR)对其结构进行了表征。结果表明, 该化合物是由{Fe［P4MoV6O31］2}22- (记为{Fe(P4Mo6)2})、质子化的三亚乙基四胺和质子化的N, N′-二(氨乙基)-哌嗪通过氢键相互作用连接形成的三维超分子结构。电催化性能的研究表明, 化合物1对铬离子(CrⅥ)、铁离子(FeⅢ)、溴酸钾(KBrO3)和抗坏血酸(AA)具有良好的电化学传感性能和低检测限(LOD)。
还原型磷钼酸盐 超分子结构 电催化性能 水热合成法 晶体结构 reduced phosphomolybdate supramolecular structure electrocatalytic performance hydrothermal synthesis method crystal structure
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
研究一种具有良好上转换发光性能的稀土掺杂发光材料, 对于防伪技术领域具有非常重要的意义。 为了改善LiYF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的上转换发光性能, 采用水热合成法成功制备了一系列Gd3+掺杂的LiYF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体, 并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的相纯度和晶体形貌尺寸进行表征; 在980 nm激光激发下, 通过荧光光谱测试对LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的上转换发光性能进行分析。 首先, 研究了LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的晶体结构、 尺寸、 形貌和上转换发光性能的影响。 结果显示, LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体样品的XRD衍射峰与四方相的LiYF4标准卡(PDF#17-0874)特征峰的位置完全对应且没有其他杂峰, SEM实验结果显示晶体形貌为八面体形状, 表明成功合成了纯四方相的LiGdxY1-xF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体; 荧光光谱测试结果显示, 样品的上转换发光强度随着Gd3+掺杂比例的升高呈现出先增强后减弱的趋势, 并且在Gd3+掺杂浓度为30 mol%时达到最强。 其次, 进一步研究了Gd3+掺杂浓度30 mol%样品的上转换发光性能与激发功率之间的关系, 激发功率为0.5~1.5 W。 LiGd0.3Y0.49F4∶Yb3+/Ho3+微米晶体的红色和绿色上转换发光强度之比(R/G)随着激发功率的增加只发生大约12%的变化, 样品的上转换发光并没有因为激发功率的增加而发生明显的变色, 仍然可以发出稳定明亮的绿色光。 这一现象表明, Gd3+的掺入很好地改善了样品的上转换发光性能, 这种稳定高效的发光性能保证了其良好的防伪性能。 最后, 将Gd3+掺杂浓度为30 mol%的LiYF4∶Yb3+/Ho3+微米晶体粉末与丝网金属油墨按照一定比例混合制成丝网防伪油墨, 通过丝网印刷技术在玻璃基底上印制了“西安”字样的防伪标识图案, 经过干燥处理后在980 nm激光的激发下, 发出明亮且稳定的绿色可见光, 制成的防伪标识图案具有发光强度高、 易于识别、 不易脱落的特点, 可被广泛应用于防伪领域。
上转换发光 微米晶体 水热合成法 防伪识别 丝网印刷 Up-conversion luminescence Li(GdxY1-x)0.79F4∶Yb0.2/Ho0.01 Micron crystals Hydrothermal synthesis method Anti-counterfeiting identification Screen printing Li(GdxY1-x)0.79F4∶Yb0.2/Ho0.01 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3581
吉首大学物理与机电工程学院, 湖南 吉首 416000
采用水热合成法制备合金半导体材料Mo1-XWXS2(X为浓度),并应用扫描式电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)对其形貌和晶体结构进行表征。实验结果表明,由SEM形貌测试发现,随着掺杂浓度的增加,Mo1-XWXS2片状合金材料表面逐渐粗糙;由XRD晶体结构表征发现,随着掺杂浓度的增加,Mo1-XWXS2的晶格常数逐渐增大;在合金材料的拉曼频移中,随着掺杂浓度的增加,Mo1-XWXS2中A1g振动模发生蓝移,而 振动模发生红移。通过晶格结构和拉曼频移的检测和分析,证实水热合成法可制备不同浓度的Mo1-XWXS2合金半导体材料。本方法可进一步拓展为二硫族化物合金半导体材料的批量制备方法,为合金半导体器件的制作和设计提供依据。
材料 水热合成法 Mo1-XWXS2合金 拉曼频移 晶格结构
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
稀土掺杂上转换发光微纳粒子在防伪识别方面有着巨大的应用前景。 首先采用水热合成法制备了NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子, 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的尺寸、 形貌和结晶度等方面进行了研究, 同时使用980 nm的泵浦源对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的发光性能进行了分析; 其次将NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子与酒精按一定比例混合制成丝网印刷剂, 结合网络定制的丝网模版在纸上印制了不同字样的防伪图案, 风干后将字样暴露在980 nm的激光辐照下, 并使用相机对其进行成像研究; 最后将印制的字样分成两部分, 一部分保存在室内25 ℃恒温环境下, 另外一部分保存在冬季一月份室外自然环境下, 保存地点均为西安市, 一周后对不同环境下的字样再次使用完全相同的实验仪器进行成像测试。 实验及测试结果显示, NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子与NaYF4标准卡的衍射峰完全一致, 没有其他杂质产生; 实验合成的微纳粒子外形均为六方体, 且平均长度和横截宽度分别为209和175 nm, 微纳晶体表面光滑、 无缺陷、 未弯曲、 结晶度较高、 分散性较好, 电子衍射环与NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的312, 300和302晶面相对应; NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子受掺杂离子的影响, 在不同的能级跃迁下分别产生蓝、 绿、 黄、 红四种可见光, 通过对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子荧光光谱分析, Eu3+非对称性比率约为1, 表明磁偶极子跃迁与电偶极子跃迁相当; NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子制成的丝网印刷剂在不同环境下成像结果良好均清晰可见、 容易辨识, 但受存放环境影响, 室内成像结果与最初的成像结果相比变化不大, 室外所有成像字符受到自然环境下水汽的影响, 亮度均略有下降, 但仍能识别。 成像结果表明, 所制备的NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子在防伪识别方面具有稳定性、 可靠性等特点, 但仍受到影响程度可控的自然环境因素影响。 综合来看, 其在防伪识别方面有着很大的应用前景。
上转换发光 水热合成法 防伪识别 丝网印刷 微纳粒子 Upconversion luminescence Hydrothermal synthesis Anti-counterfeiting identification Screen printing Micro-nano particles 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1525
1 大连民族大学 物理与材料工程学院, 国家民委新能源与稀土资源利用重点实验室, 辽宁省光敏材料与器件重点实验室, 辽宁 大连 116600
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
采用水热合成法制备了八面体结构纳米CeO2∶Er3+, 并研究了稀土Er3+离子掺杂对CeO2纳米晶的结构以及发光特性的影响。所合成的CeO2纳米晶具有八面体结构, 结晶完好, 粒度均匀。XRD和拉曼光谱测试结果表明所制备的CeO2纳米晶为面心立方萤石结构, 稀土Er3+离子的掺杂在基质晶格中产生了氧空位缺陷, 并产生了晶格畸变。在980 nm激光激发下产生了稀土Er3+离子绿色(2H11/2,4S3/2→4I15/2)、红色(4F9/2→ 4I15/2)和近红外(4I11/2,4I13/2→4I15/2)发光。随着稀土Er3+离子掺杂浓度的变化, 样品的发光光谱在可见光和近红外光范围产生了不同的猝灭浓度, 这是由于掺杂浓度变化对Er3+-Er3+之间的交叉驰豫过程产生了影响, Er3+的能级布居变化引起了发光特性的改变。
纳米晶 水热合成法 发光 CeO2∶Er3+ CeO2∶Er3+ nanophosphor hydrothermal method luminescence
陕西师范大学 物理学与信息技术学院, 西安 710062
采用水热合成法和Stber法制备了氨基功能化SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米微球Fe3O4@SiO2-NH2, 它与巯基乙酸修饰的CdTe量子点通过酰胺缩合反应, 将量子点键合到磁性微球上, 制备出单分散性的Fe3O4@SiO2@CdTe磁性荧光双功能微球.用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、荧光分光光度计、振动样品磁强计表征了该纳米复合微球的结构和性能.结果表明: Fe3O4@SiO2@CdTe磁性荧光复合微球单分散性好, 平均粒径为470 nm, 饱和磁化强度为37.9 emu/g, 具有良好的超顺磁性和较高的荧光发光效率.
磁性纳米粒子 CdTe量子点 磁性荧光微球 发光效率 水热合成法 Magnetic nanoparticles CdTe quantum dots Magnetic fluorescent microspheres Efficiency fluorescent light Hydrothermal synthesis method
1 西北大学 化工学院， 陕西 西安710069
2 西北大学 物理学系， 陕西 西安710069
采用水热法制备了Er3+掺杂的NaYF4上转换发光材料，X射线衍射结果表明，当反应温度为180 ℃和200 ℃时，晶体属于六方晶型和四角晶型混合相态; 当反应温度为220 ℃时，该晶体属于纯六方晶型结构。SEM和TEM观察发现，晶粒为六角形，样品颗粒分散性好，平均粒径约为100 nm。荧光光谱测试结果表明，当激发波长为500 nm时，样品发射出紫外光。从Er3+能级图谱可以得出，Er3+基态电子4I15/2首先跃迁到2H11/2与4S3/2能级上，随即经过能量转移上转换过程(ETU)分别发射出310 nm和340 nm的紫外光。结合Er3+发光机理可以推出上转换峰310 nm和340 nm均属于双光子过程。 研究结果表明，以NaYF4为基质掺杂Er3+产生的紫外上转换光在生物成像、光催化发应及生物标记等方面有着广阔的应用前景。
紫外上转换发光 水热合成法 NaYF4∶Er3+ NaYF4∶Er3+ ultraviolet upconversion emissions hydrothermal synthesis
