鋁酸鹽中過渡金屬離子Mn 4+ /Cr 3+ 敏化稀土離子Yb 3+ /Nd 3+ 的近紅外發(fā)光
發(fā)布時(shí)間：2021-06-25 12:57
發(fā)光是物質(zhì)基于由非熱輻射產(chǎn)生的光輻射現(xiàn)象。利用光致發(fā)光材料可以對一些光源發(fā)射光的波長進(jìn)行轉(zhuǎn)換。波長為1000 nm的近紅外輻射能量恰好位于硅基太陽能電池的能帶之上,因此用寬帶吸收的近紅外發(fā)光材料作為太陽光譜轉(zhuǎn)換材料與硅基太陽能電池結(jié)合,有望大幅提高其能量轉(zhuǎn)換效率。本文采用固相法合成了 Cr3+,Yb3+離子共摻雜的LaMgAl11O19近紅外光致發(fā)光材料,采用熔融鹽法合成了 Mn4+,Yb3+/Nd3+離子共摻雜的Y3A15012近紅外光致發(fā)光材料。并對上述近紅外發(fā)光材料的發(fā)光性能和能量傳遞機(jī)理進(jìn)行了研究。Cr3+,Yb3+離子共摻雜的LaMgAl11O19熒光材料能吸收寬帶從紫外光到可見光區(qū)域的光子的能量,然后向外輻射出對應(yīng)于Yb3+離子的2F5/2→2F7/2躍遷的波長約為980nm的近紅外光。在基質(zhì)LaMgAl11O19中,能量從Cr3+離子和Cr3+-Cr3+離子對通過聲子輔助能量傳遞轉(zhuǎn)移到Y(jié)b3+離子。詳細(xì)研究了不同摻雜濃度及不同溫度下該熒光材料的發(fā)光性能。分析認(rèn)為,Cr3+,Yb3+離子共摻雜的LaMgAl11O19熒光材料有可能發(fā)展成為一種光譜轉(zhuǎn)換材料,用以提高硅基太陽能...
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１?ｄ３組態(tài)能級的Ｔａｎａｂｅ－Ｓｕｇａｎｏ圖??（２）三價(jià)鑭系稀土離子Ｙｂ３＋／Ｎｄ３＋的能級結(jié)構(gòu)［２３］??通過大量理論論證和實(shí)驗(yàn)證明，證實(shí)了三價(jià)鑭系稀土離子的４尸電子組態(tài)激??
物發(fā)光（生物化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果）等。［２４１［２５］??２．２光致發(fā)光過程??如圖２－１所示，當(dāng)一個(gè)分子、原子或納米結(jié)構(gòu)的軌道電子從激發(fā)態(tài)躍遷至其??基態(tài)的過程中放出一個(gè)光子的能量時(shí)，就會產(chǎn)生熒光。其激發(fā)和發(fā)？過程分別如??公式（２－１）和（２－２）所示：??Ｓ〇?＋?ｈｖｅｘ?—＊?Ｓｉ?（２－１）??－＞?Ｓ〇?＋?ｈｖｅｍ?＋?ｈｅａｔ?（２－２）??在上式中，／ｌ是普朗克常數(shù)，ｖｅｘ和ｖｅｗ分別是激發(fā)光和發(fā)射光的頻率，／ｉｖｅ；ｅ??和／ｉｖｅｍ則分別是激發(fā)光和發(fā)射光單個(gè)光子的能量，激發(fā)光和發(fā)射光的特定頻率??取決于特定的系統(tǒng)。ＳＱ被稱為發(fā)光材料的基態(tài)，＼是基態(tài)電子的第一個(gè)激發(fā)態(tài)。??但不是所有的物質(zhì)都可以發(fā)光，因?yàn)檩椛溥^程通常存在各種相互競爭的途徑??來弛豫。它可以經(jīng)由非福射馳豫（淬滅）途徑回到基態(tài)，在其中，激發(fā)能被耗散??為熱振動(dòng)。??在大多數(shù)情況下，發(fā)射光的波長較長，因此比吸收的輻射能量更低，最典型??的例子是熒光吸收人眼不可見的紫外區(qū)域輻射能量
圖２－２供體與受體間的共振能量傳遞示意圖??（２）聲子輔助能量傳遞ｌ２４］ｆ２５】??如圖２－３所示，當(dāng)供體和受體之間發(fā)生能量傳遞時(shí)對應(yīng)的能級存在一個(gè)能量??差值為ＡＥ的能量間隙時(shí)，是無法將供體的能量通過共振能量傳遞的方式轉(zhuǎn)移到??受體的。這時(shí)候需要從光致發(fā)光材料基質(zhì)中吸收或者發(fā)射聲子補(bǔ)償供體能級與受??體能級之間的能量間隙，使供體向受體傳遞能量的過程中保持能量守恒。我們稱??這種傳遞方式為聲子輔助能Ｓ：傳遞（Ｐｈｏｎｏｎ?Ａｓｓｉｓｔｅｄ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ）。??在供體通過聲子輔助能量傳遞向受體轉(zhuǎn)移能量的過程中，參與的聲子數(shù)可能??是一兩個(gè)，也可能是多個(gè)。而關(guān)于聲子輔肋能量傳遞，Ｍｉｙａｋａｗａ和Ｄｅｘｔｅｒ提出??了公式（２－３）來描述多聲子參與下的系統(tǒng)能量傳遞幾率：??Ｗ（ｎ）?＝?Ｗ（０）ｅｘｐ（—ａＡＥ）?（２－３?）??其中Ｗ（ｎ）是ｎ聲子參與時(shí)的系統(tǒng)能量傳遞幾率，Ｗ（０）是無聲子參與時(shí)系統(tǒng)??能量的傳遞幾率，ａ是發(fā)光材料基質(zhì)晶格的電子－聲子耦合系數(shù)，ＡＥ是供體和受體??之間發(fā)生能量傳遞時(shí)對應(yīng)能級的能量差值。??９??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]近紅外稀土熒光在功能材料領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 劉政,孫麗寧,施利毅,張登松. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(01)
本文編號：3249245
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１?ｄ３組態(tài)能級的Ｔａｎａｂｅ－Ｓｕｇａｎｏ圖??（２）三價(jià)鑭系稀土離子Ｙｂ３＋／Ｎｄ３＋的能級結(jié)構(gòu)［２３］??通過大量理論論證和實(shí)驗(yàn)證明，證實(shí)了三價(jià)鑭系稀土離子的４尸電子組態(tài)激??
物發(fā)光（生物化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果）等。［２４１［２５］??２．２光致發(fā)光過程??如圖２－１所示，當(dāng)一個(gè)分子、原子或納米結(jié)構(gòu)的軌道電子從激發(fā)態(tài)躍遷至其??基態(tài)的過程中放出一個(gè)光子的能量時(shí)，就會產(chǎn)生熒光。其激發(fā)和發(fā)？過程分別如??公式（２－１）和（２－２）所示：??Ｓ〇?＋?ｈｖｅｘ?—＊?Ｓｉ?（２－１）??－＞?Ｓ〇?＋?ｈｖｅｍ?＋?ｈｅａｔ?（２－２）??在上式中，／ｌ是普朗克常數(shù)，ｖｅｘ和ｖｅｗ分別是激發(fā)光和發(fā)射光的頻率，／ｉｖｅ；ｅ??和／ｉｖｅｍ則分別是激發(fā)光和發(fā)射光單個(gè)光子的能量，激發(fā)光和發(fā)射光的特定頻率??取決于特定的系統(tǒng)。ＳＱ被稱為發(fā)光材料的基態(tài)，＼是基態(tài)電子的第一個(gè)激發(fā)態(tài)。??但不是所有的物質(zhì)都可以發(fā)光，因?yàn)檩椛溥^程通常存在各種相互競爭的途徑??來弛豫。它可以經(jīng)由非福射馳豫（淬滅）途徑回到基態(tài)，在其中，激發(fā)能被耗散??為熱振動(dòng)。??在大多數(shù)情況下，發(fā)射光的波長較長，因此比吸收的輻射能量更低，最典型??的例子是熒光吸收人眼不可見的紫外區(qū)域輻射能量
圖２－２供體與受體間的共振能量傳遞示意圖??（２）聲子輔助能量傳遞ｌ２４］ｆ２５】??如圖２－３所示，當(dāng)供體和受體之間發(fā)生能量傳遞時(shí)對應(yīng)的能級存在一個(gè)能量??差值為ＡＥ的能量間隙時(shí)，是無法將供體的能量通過共振能量傳遞的方式轉(zhuǎn)移到??受體的。這時(shí)候需要從光致發(fā)光材料基質(zhì)中吸收或者發(fā)射聲子補(bǔ)償供體能級與受??體能級之間的能量間隙，使供體向受體傳遞能量的過程中保持能量守恒。我們稱??這種傳遞方式為聲子輔助能Ｓ：傳遞（Ｐｈｏｎｏｎ?Ａｓｓｉｓｔｅｄ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ）。??在供體通過聲子輔助能量傳遞向受體轉(zhuǎn)移能量的過程中，參與的聲子數(shù)可能??是一兩個(gè)，也可能是多個(gè)。而關(guān)于聲子輔肋能量傳遞，Ｍｉｙａｋａｗａ和Ｄｅｘｔｅｒ提出??了公式（２－３）來描述多聲子參與下的系統(tǒng)能量傳遞幾率：??Ｗ（ｎ）?＝?Ｗ（０）ｅｘｐ（—ａＡＥ）?（２－３?）??其中Ｗ（ｎ）是ｎ聲子參與時(shí)的系統(tǒng)能量傳遞幾率，Ｗ（０）是無聲子參與時(shí)系統(tǒng)??能量的傳遞幾率，ａ是發(fā)光材料基質(zhì)晶格的電子－聲子耦合系數(shù)，ＡＥ是供體和受體??之間發(fā)生能量傳遞時(shí)對應(yīng)能級的能量差值。??９??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]近紅外稀土熒光在功能材料領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 劉政,孫麗寧,施利毅,張登松. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(01)
本文編號：3249245
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