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变色石榴石的紫外-可见吸收光谱与3D荧光光谱研究

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光谱学与光谱分析 2020年第7期40卷 2148-2152页

作者：刘翠红陈超洋邵天李志彬沈锡田中国地质大学珠宝学院湖北武汉430074 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

变色石榴石是众多石榴石族矿物中的一种特殊品种,通常为含微量Cr和V的镁铝—锰铝榴石。国内少有人研究,国外主要研究变色石榴石的紫外可见吸收光谱与颜色计算,但未见具红色荧光变色石榴石的相关报道,缺乏荧光光谱研究。本次研究对象为... 详细信息

变色石榴石是众多石榴石族矿物中的一种特殊品种,通常为含微量Cr和V的镁铝—锰铝榴石。国内少有人研究,国外主要研究变色石榴石的紫外可见吸收光谱与颜色计算,但未见具红色荧光变色石榴石的相关报道,缺乏荧光光谱研究。本次研究对象为一颗产自坦桑尼亚Umba地区的变色石榴石,具明显的变色效应,且在长波紫外荧光灯下发出红色荧光。通过化学成分测试与光谱测试来详细探讨其变色效应及荧光机制。采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)确定该变色石榴石为镁铝榴石与锰铝榴石的类质同象替代中间产物,含有Cr, V和Fe等微量元素,其平均端元组分为Prp46.28Sps38.40Grs13.57Alm2.33Uvt0.35。紫外-可见吸收光谱中蓝紫区409, 422, 430和486 nm处的强吸收尖峰为Mn^2+的自旋禁阻跃迁造成, 459和503 nm的弱吸收峰则与Fe^2+有关,黄区以571 nm为中心的宽缓吸收带由Cr^3+和V^3+的自旋允许跃迁共同造成。Cr和V是产生变色效应的主要原因。蓝紫区和橙黄区的强吸收,导致两个"透射窗"绿光区与红区的透过率相当,从而使石榴石产生变色效应:日光灯下为黄绿色,白炽灯下呈紫红色。3D荧光光谱中690 nm处的发射峰为Cr^3+的多重禁阻跃迁^2Eg→^4A2g所致,两侧的678和704.5 nm的荧光峰也为Cr^3+所致。可见光中用紫光(400~440 nm)和黄光(550~600 nm)最能激发出样品的红色荧光,这与Cr^3+的两个自旋允许跃迁(^4A2g→^4T1g和^4A2g→^4T2g)对应的吸收宽带有关。当光源的能量正好能允许这两个吸收跃迁发生时,电子吸收能量从基态跃迁至这两个激发态,然后再从最低激发态^2Eg回到基态发射荧光,此时的荧光产额最强。相比于前人研究中的变色石榴石,本文样品中的Fe^2+含量较低(荧光猝灭的作用,因而推测Cr高Fe低是本文变色石榴石能够被激发出红色荧光的主要原因。目前国内还没有关于天然变色石榴石的荧光研究,这为日后进一步研究石榴石的荧光提供了谱学依据与理论基础。

关键词：变色石榴石镁铝—锰铝榴石红色荧光荧光机制

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荧光碳量子点及其在防伪中的应用

材料导报 2022年第7期36卷 139-149页

作者：张文博石建丽马建中卫林峰范倩倩陕西科技大学陕西省轻化工助剂化学与技术协同创新中心西安710021 陕西科技大学化学与化工学院西安710021 浙江温州轻工研究院浙江温州325003 陕西科技大学轻工科学与工程学院国家轻工化学实验工程示范中心西安710021 陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021

假冒已成为一个日益严重的全球性问题,因此防伪技术具有十分重要的社会安全意义。使用荧光防伪安全油墨是一种重要的防伪手段。有机染料、共轭聚合物点、半导体量子点和稀土掺杂发光纳米材料是用来制备荧光防伪安全油墨的常用材料,但它... 详细信息

假冒已成为一个日益严重的全球性问题,因此防伪技术具有十分重要的社会安全意义。使用荧光防伪安全油墨是一种重要的防伪手段。有机染料、共轭聚合物点、半导体量子点和稀土掺杂发光纳米材料是用来制备荧光防伪安全油墨的常用材料,但它们都具有一定的局限性,如有机染料受其光稳定性差和斯托克斯位移小的限制、聚合物点制备工艺复杂且价格昂贵等。碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)作为一种新型的碳基荧光纳米材料,具有成本低、易制备、荧光稳定性良好和毒性低等优点,是防伪领域最具发展前景的发光纳米材料之一。近年来,CQDs在防伪应用中的研究相继涌出。目前,关于CQDs在防伪方面的主要应用方式是制作快干荧光油墨和具有特定图案或二维码的防伪标签。CQDs具有荧光、上转换发光和磷光等不同的发射模式。因此,为了更好地将CQDs用于防伪的安全标记,可以采用双模发射或三模发射等较难复制的手段,并结合光学耦合和编码等先进的加密手段。本文首先详细介绍了CQDs的分类、光学性质和荧光机制;其次,简要介绍了CQDs的合成和改性方法,常用的三种改性方法为表面功能化、掺杂及与其他材料复合;最后,重点归纳了CQDs在防伪中的应用,并对其未来在防伪领域的发展方向进行了展望。

关键词：碳量子点光学性质荧光机制防伪

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新型闪烁晶体Ln_2SiO_5的研究进展

无机材料学报 2002年第6期17卷 1105-1111页

作者：周娟华王祥徐家跃中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

作为新型无机闪烁晶体材料,稀土硅酸盐系列晶体Ln2SiO5(Ln-Gd3+,Y3+,Lu3+)近年来受到广泛关注.本文综述了Ln2SiO5系列晶体的结构,Ce3+荧光机制及晶体生长研究的进展,总结了它们的闪烁性能,应用和有待深入研究的问题.

关键词： Ln2siO5 闪烁晶体铈掺杂稀土硅酸盐荧光机制晶体生长闪烁性能

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碳点复合粉末法手印显现技术研究进展

刑事技术 2024年第3期49卷 284-289页

作者：陈锦峰孙茜沄齐思雨胡定煜中国人民警察大学研究生院河北廊坊065000 中国人民警察大学侦查学院河北廊坊065000

手印在刑事侦查和司法鉴定中起着极其重要的作用。碳点因其优良的荧光性能、稳定的化学性能、低廉的成本,在手印显现领域展现出了广阔的应用前景。本文探讨了碳点手印显现技术的荧光机制,比较分析了改善固态碳点粉末聚集淬灭效应的两种... 详细信息

手印在刑事侦查和司法鉴定中起着极其重要的作用。碳点因其优良的荧光性能、稳定的化学性能、低廉的成本,在手印显现领域展现出了广阔的应用前景。本文探讨了碳点手印显现技术的荧光机制,比较分析了改善固态碳点粉末聚集淬灭效应的两种应对策略,相比于改变碳点结构或表面修饰方法,将碳点分散到基质材料中更加便捷且稳定;阐述了碳点-无机盐/无机氧化物、碳点-高分子材料、碳点-有机化合物三类碳点复合粉末在手印显现领域的应用进展,对比分析了三类固态碳点粉末在手印显现应用中的适用客体、碳点分布、荧光强度及稳定性、显色效果、制备成本等方面的差异性;指出了碳点手印显现技术研究中需要进一步优化的环节与不足,以期为后续碳点应用于粉末法手印显现技术领域的研究提供参考。

关键词：手印显现碳点荧光机制复合粉末法聚集淬灭

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碳纳米点的合成与表征及影响因素分析

科学技术与工程 2020年第3期20卷 981-986页

作者：刘果包桂蓉王华罗嘉黄钰惠硕孟一鸣昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650093 中国科学院西双版纳热带植物园昆明650223

为研究不同合成方法对碳纳米点特征的影响。以柠檬酸三钠和尿素为原料,采用水热法制备了一种性能良好的碳纳米点,表征结果表明所合成的碳纳米点的粒径范围为1.6~3.6 nm,分散度较好,表面含有羟基、氨基、羰基、羧基等官能团,其水溶液在... 详细信息

为研究不同合成方法对碳纳米点特征的影响。以柠檬酸三钠和尿素为原料,采用水热法制备了一种性能良好的碳纳米点,表征结果表明所合成的碳纳米点的粒径范围为1.6~3.6 nm,分散度较好,表面含有羟基、氨基、羰基、羧基等官能团,其水溶液在紫外光照射下发出蓝色荧光,可用于金属离子的还原及检测等领域。进而分析合成方法对碳纳米点特征的影响,结果表明,原料相同时,自下而上法制备碳纳米点的合成机制近似相同,然而微波法合成的碳纳米点粒径较大,反应时间和温度不易控制。

关键词：碳纳米点合成方法表面官能团荧光机制

AGNs的铁6.4 Kev K_α线观测及对盘-线模型质疑

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紫金山天文台台刊 1999年第3期18卷 254-256页

作者：尤峻汉上海交通大学应用物理系空间与天体物理研究所上海200030

本文简要介绍了ＡＧＮｓ的铁Ｋα线的ＡＳＣＡ观测结果，主要观测特征。这一研究课题的重要意义。以及目前解释观测的主导模型――盘－线模型的要点。特别指出了盘－线遇到的基本困难。从而由该模型得到的推断：即ＡＧＮｓ存在中... 详细信息

本文简要介绍了ＡＧＮｓ的铁Ｋα线的ＡＳＣＡ观测结果，主要观测特征。这一研究课题的重要意义。以及目前解释观测的主导模型――盘－线模型的要点。特别指出了盘－线遇到的基本困难。从而由该模型得到的推断：即ＡＧＮｓ存在中央大质量黑洞的结论不再可靠。本文的分析也为今后进一步探讨这一重大课题找到一个方向。

关键词：活动星系数铁Kα线盘-线模型荧光机制原子谱线

碳纳米材料的激光法制备及其紫外光学性能研究

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碳纳米材料的激光法制备及其紫外光学性能研究

作者：宁雪南京航空航天大学

学位级别：硕士

与有机荧光染料和半导体量子点相比,碳纳米材料作为一种新兴的荧光材料,具有稳定、耐光漂白、易制备,及低毒、绿色环保等优点,在光电子器件、生物标记、成像、分析检测等众多领域具有应用。由于其独特而新颖的性质和广泛的应用前景,吸... 详细信息

与有机荧光染料和半导体量子点相比,碳纳米材料作为一种新兴的荧光材料,具有稳定、耐光漂白、易制备,及低毒、绿色环保等优点,在光电子器件、生物标记、成像、分析检测等众多领域具有应用。由于其独特而新颖的性质和广泛的应用前景,吸引了越来越多科学家对其制备方法、性能、机理,以及应用拓展等方面的研究和探索,但目前所制得的碳点荧光多位于蓝色、绿色,及黄色等可见光区,且碳点荧光理论仍然存在较大争议。本论文在前人的基础上采用简单一步法制备出具有紫外、深紫外发光性能的荧光碳纳米材料,并对其发光特点、机理及影响因素进行了研究和探索。首先,以金属靶材、石墨粉为原料,通过液相激光辐照/烧蚀的简单一步法,快速、绿色的制备出纯净、水溶性好、稳定性好,具有紫外、深紫外发光性能的荧光碳点和荧光碳壳层纳米颗粒,且其发射峰不随激发波长的改变而改变。其次,通过改变激光波长、液相介质和表面活性剂浓度,在不同条件下制备出荧光碳点,结果表明,在激光通量为200 mJ/pulse,波长为523 nm的激光下制得的碳点尺寸较小;水介质中制得的碳点不具有荧光;氨水中制得的碳点荧光发生红移,位于425 nm的紫光区;随着表面活性剂浓度增加,碳点尺寸减小,当颗粒尺寸减小到一定程度时,会造成荧光蓝移,从370 nm的紫外区到达290 nm的深紫外区。根据实验分析,提出了该碳点紫外、深紫外发光的荧光机理。最后,通过在有机溶剂中,激光轰击不同金属靶材,制备出具有不同金属核心的碳壳层纳米颗粒。通过酸逐步刻蚀的方法,发现不同金属等离子体对碳壳层荧光增强效果不同,钒、铬、钛、铝四种金属对碳壳层荧光增强因子分别为2.58、4.85、3.79和3.85,并分析提出了金属核心与碳壳层荧光的表面增强机制。

关键词：液相激光法碳点核壳结构紫外发光影响因素荧光机制

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发光碳点的溶液法制备与性能研究

发光碳点的溶液法制备与性能研究

作者：刘睿南京航空航天大学

学位级别：硕士

作为碳材料家族的新星,碳点(CDs)自2004年首次发现之后逐渐以其优异的荧光性能引起了科研人员的广泛关注。除了原料廉价、合成便捷外,相较于传统荧光材料碳点还具有杰出的抗光漂白能力和良好的水溶性、化学稳定性高、易于表面功能化以... 详细信息

作为碳材料家族的新星,碳点(CDs)自2004年首次发现之后逐渐以其优异的荧光性能引起了科研人员的广泛关注。除了原料廉价、合成便捷外,相较于传统荧光材料碳点还具有杰出的抗光漂白能力和良好的水溶性、化学稳定性高、易于表面功能化以及生物相容性好等优点。碳点在分子传感、离子检测、光催化、药物载体、光电子器件及生物成像等研究领域拥有巨大的应用潜力。但是由于碳点具有相对复杂的结构,在经过了十几年的研究之后,其荧光机理仍没有一个被广泛认可的合理解释。因此围绕碳点合成、荧光机理以及应用,本论文主要开展了以下研究工作。首先通过微波法合成了水溶性荧光碳点,研究了不同碳源、尿素以及不同溶剂对于合成产物荧光性质的影响。结果发现,所合成的碳点的荧光发射谱均呈现明显的激发波长依赖性。使用不同有机小分子作为碳源合成碳点的吸收峰、最大荧光峰和对应的激发峰均位于不同的位置且具有不同的荧光量子产率,说明碳源分子结构对于产物的光学性质具有重要影响。不同有机小分子作为碳源再加入尿素作为氮源后,反应产物的紫外-可见吸收谱与光致发光谱都出现了一定的变化,另一方面尿素可以提高或降低不同小分子碳源合成碳点的产率的同时可以提高产物的荧光量子产率。使用不同有机溶剂所合成碳点的光学性质相较于以水作溶剂的合成产物出现了不同程度的变化,但是在微波合成法中使用混合溶剂的效果并不明显。其次,通过改变溶剂,利用水热/溶剂热法合成了最大荧光发射峰分别位于蓝色(470 nm)、绿色(500 nm)、黄色(539 nm)和红色(595 nm)区域的四种不同发光颜色的水溶性荧光碳点,且四种碳点在长波段区域具有不同位置的吸收峰。通过对比实验发现,酰胺类溶剂是合成红光发射碳点的关键,而乙酸起到增强红光发射的作用。由于内滤效应和荧光能量共振转移效应,所合成碳点水溶液的发射谱的强度会随着样品浓度变化而变化,同时发射峰值位点出现蓝移或者红移。另一方面所合成的碳点水溶液的吸收谱会随着p H值增加而变化,且发射谱呈现p H值依赖的荧光特性。利用硼氢化钠对碳点进行选择性还原,碳点的吸收和荧光性质均出现了较大的变化。表明水热/溶剂热法所合成的多色碳点具有表面态相关的荧光发射机制。利用TEM、XRD、FTIR、拉曼和XPS等表征手段对碳点的结构、尺寸、化学组成进行了表征。通过将碳点与氯化钠进行复合的方式实现了碳点的固态发光,发现荧光发射峰分别位于460 nm,496 nm,564 nm和585 nm。

关键词：碳点微波法水热/溶剂热法荧光机制多色发光固态发光

稀土共掺杂Y2O3和YPO4荧光材料的可控制备及性能研究

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稀土共掺杂Y2O3和YPO4荧光材料的可控制备及性能研究

作者：占世平湖南科技大学

学位级别：硕士

稀土离子掺杂的荧光材料具有发光效率高、发光颜色精确可调及热稳定性和机械稳定性好等特点，已广泛应用于照明、显示、传感器及探测等领域的研究。早期的研究已经比较系统的揭示了单一稀土离子掺杂体系的发光机制;对多种稀土离子掺杂... 详细信息

稀土离子掺杂的荧光材料具有发光效率高、发光颜色精确可调及热稳定性和机械稳定性好等特点，已广泛应用于照明、显示、传感器及探测等领域的研究。早期的研究已经比较系统的揭示了单一稀土离子掺杂体系的发光机制;对多种稀土离子掺杂的体系研究人员也进行了一定的研究，发现其发光颜色与强度并不是几种单一离子发光的线性组合，在不同种类的稀土离子之间会发生强烈而又复杂的能量交换。但对多种稀土离子掺杂荧光材料的微结构、光学特性以及微结构对光学特性的影响和相关的发光机制的研究到目前为止还很少见到报道。本文通过水热反应法与高温热分解法相结合，合成了多种稀土离子共掺杂的YO和YPO基荧光材料。并以这两类基质材料掺杂的荧光材料为研究对象，研究了多种稀土离子掺杂荧光材料的微结构、光学特性以及微结构对光学特性的影响和相关的发光机制等问题，得出如下结论： (1)可控制备了YO: Pr, Eu微米片荧光材料。对其结构和发光机制进行了研究，通过简化能级图讨论了可能的荧光发射与激发机制，结果表明：Pr和Eu之间的能量传递过程、微米片晶体的结晶度以及发光中心离子所处格位的对称性与Eu离子红色发射的强度的非单调性变化有关，这三个因素之间存在着竞争，不同条件下处于主导地位的影响因素并不相同。 (2)可控制备了YO: Ce, Eu荧光材料。通过对其进行微结构和发光机制研究，发现掺杂离子浓度对荧光颗粒的微观形貌存在较明显的影响;通过对晶体相结构分析，发现球状与管状颗粒均为多晶结构;通过对其荧光光谱的测定，发现所制备的Ce与Eu共掺杂的荧光粉主要发射位于614nm的红光峰和位于587nm的橙光发射带;且Ce掺杂浓度的变化对Eu荧光发射强度有着较强的影响。 (3)可控制备了YPO: Eu, Ce微米球荧光材料。所制取的微米球在254nm的紫外光激发下，有较强的红光-橙光相对荧光发射，且红光-橙光相对荧光发射的强度随Ce离子含量的增加而显著增强。基于荧光衰减曲线，激发光谱，荧光光谱和简化能级的分析，探讨了可能的激发与发射机制，同时通过对荧光衰减曲线的双参数拟合，并计算有效荧光寿命时间，证实了Eu与Ce之间能量传递的存在。 (4)可控制备了YPO: Tb, Ce微米球荧光颗粒。通过对其进行微结构研究，发现适量的Tb与Ce掺杂并未破坏其本征相结构。通过对其进行荧光光谱、发射光谱以及XRD理论分析，发现YPO:Tb, Ce微米球的544nm绿光的相对发射强度可以通过改变掺入的Ce离子的浓度得到有效调制。通过对其进行荧光衰减曲线的双参数拟合，计算出了有效荧光寿命时间，证实了Ce与Tb之间能量转移的存在。 (5)可控制备了YPO: Yb, Ho, Tm微纳米管荧光材料。通过对其进行发光机制研究，发现在近红外光激发下能够发射出红绿蓝三条可见光以及中心波长位于795nm的近红外光。通过对合成的Tm, Ho, Yb三掺YPO微纳米管进行的结构和性能分析，发现水热反应温度对荧光材料的发射光谱有较明显的影响，然而对材料物相的影响却不大;在相同反应温度下，随着掺杂稀土离子浓度的升高，相应发射峰的强度并不是单调的增强，而是由于浓度猝灭和交叉弛豫等因素呈现非单调性的变化。并且，探讨了可能的上转换发射机制。

关键词：离子共掺能量传递交叉弛豫稀土发光荧光光谱荧光机制