上海光機(jī)所在氟化物玻璃自發(fā)光方面獲進(jìn)展

 

來源：上海光學(xué)精密機(jī)械研究所

 

近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究員陳丹平團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，BaF2-B2O3玻璃的橘紅色自發(fā)光現(xiàn)象。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Non-Crystalline Solids上。

 

稀土離子4f殼內(nèi)強(qiáng)烈而尖銳的電子躍遷，使其常被用來制備激光材料和熒光粉。而稀土摻雜的LED材料面臨著兩個(gè)問題。一是由于熒光粉涂層透明度較低，光散射較大，導(dǎo)致LED的發(fā)光效率降低；二是稀土材料的不可再生性以及環(huán)境污染問題。開發(fā)較為環(huán)保的無稀土高效熒光LED材料成為未來的研究方向。

 

研究發(fā)現(xiàn)，在CO還原氣氛下制備的不含稀土離子的透明BaF2-B2O3玻璃體系在近紫外光下表現(xiàn)出橙紅色自發(fā)光，在約397nm的寬帶光激發(fā)下，產(chǎn)生以650nm為中心的550~850nm寬帶發(fā)光。

 

為了探討自發(fā)光現(xiàn)象的機(jī)理，研究人員在還原氣氛和空氣氣氛下進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，基于熒光光譜、電子自旋共振、拉曼和X射線光電子能譜的結(jié)果，研究推斷在還原氣氛導(dǎo)致玻璃中B3+被還原為B2+，B2+的s→p躍遷引起的熒光發(fā)射。本研究提出B2+的發(fā)光現(xiàn)象，為玻璃發(fā)光現(xiàn)象的研究提供了新思路。該研究開發(fā)的橙色自發(fā)光玻璃材料具備無稀土離子摻雜、透明性高、原料成本低、制備工藝簡單、有較寬的熒光發(fā)射帶的特點(diǎn)，在新型橙光LED玻璃中具有潛在的應(yīng)用前景。

 

 

來源：上海高等研究院

 

近日，中國科學(xué)院上海高等研究院研究員陳新慶團(tuán)隊(duì)在分子篩催化劑用于丙烯氣相環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷（PO）研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Highly Efficient Epoxidation of Propylene with in-situ generated H2O2 over hierarchical TS-1 Zeolite Supported Non-Noble Nickel Catalyst為題，發(fā)表在ACS Catalysis上。該研究報(bào)道了多級(jí)孔鈦硅分子篩（TS-1）負(fù)載的非貴金屬Ni納米粒子催化劑，可有效催化丙烯與H2和O2的氣相環(huán)氧化反應(yīng)，并對(duì)其構(gòu)效關(guān)系及催化機(jī)理開展了深入研究。與傳統(tǒng)的負(fù)載型金催化劑相比，使用非貴金屬/分子篩催化劑具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

 

環(huán)氧丙烷（PO）作為第三大丙烯衍生物是重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇及丙二醇醚等。由它衍生出的下游產(chǎn)品數(shù)量龐大且應(yīng)用廣泛。丙烯、氫氣和氧氣一步環(huán)氧化制備環(huán)氧丙烷相比于傳統(tǒng)的PO工業(yè)生產(chǎn)方法，具有工藝簡單、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)，受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的共同關(guān)注。目前報(bào)道的催化劑主要為貴金屬催化劑，但貴金屬催化劑存在價(jià)格昂貴、儲(chǔ)量有限的缺點(diǎn)。因此，開發(fā)具有低成本、高活性的非貴金屬催化劑成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵。

 

在此背景下，該團(tuán)隊(duì)首次通過沉積沉淀法將Ni納米顆粒負(fù)載在多級(jí)孔鈦硅分子篩（TS-1）上，開發(fā)出非貴金屬Ni/TS-1催化劑。該催化劑在丙烯 的氣相環(huán)氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。在反應(yīng)溫度為 200 ℃時(shí)，丙烯轉(zhuǎn)化率為6.8%，PO選擇性為76.8%，PO生成速率為151.9gPO/(h•Kgcat)。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)此前的研究，在相同溫度下，Au/TS-1催化劑上PO生成速率為73.44gPO/(h•Kgcat)，鎳催化劑的PO生成速率甚至高于貴金屬金催化劑。科研人員通過XPS、XAS、in-situ DRIFT、in-situ EPR等多種表征方 法對(duì)催化劑構(gòu)效關(guān)系及反應(yīng)機(jī)理開展了研究，證明了鎳物種的存在可催化氫氣和氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而誘導(dǎo)活性自由基（•O2-, and•OOH）的形成，實(shí)現(xiàn)H2O2的原位合成，進(jìn)而將丙烯氧化為環(huán)氧丙烷。此外，DFT計(jì)算表明，Ni表面的鈍化層利于H2O2的產(chǎn)生。該研究為非貴金屬催化劑在丙烯氣相環(huán)氧化反應(yīng)中的研究與應(yīng)用提供了新思路。

 

X-射線吸收表征在BL11B線站開展in-house研究完成。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。