理论教育 纳米晶稀土六硼化物的光学性质探究

纳米晶稀土六硼化物的光学性质探究

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:虽然研究者们不管是从理论上还是实验上都对稀土六硼化物纳米颗粒的制备及性能进行了很多研究,但是对三元稀土六硼化物纳米颗粒的研究还鲜有报道。

纳米晶稀土六硼化物的光学性质探究

节能减排是当前社会发展的主旋律之一。在全球气候变暖的威胁下,低能耗、低污染、低排放的低碳经济越来越引起人们广泛的关注。随着这种潮流,汽车建筑行业也在向着节能环保方向发展。其中汽车和建筑行业所用的高性能透明隔热玻璃起着重要的作用。一方面,目前世界建筑能耗在整个能源消耗中所占比例大概在30%~40%,而建筑能耗问题在中国尤其严峻,已建成的建筑物90%是不节能的。根据我国新提出的建筑节能目标,需要平均每年新增节能玻璃面积约1.32亿m2。另外,我国现在已成为全球汽车销量最大的国家,2020年我国的汽车保有量已超2亿辆。随着汽车行业的迅猛发展和汽车玻璃面积增大,为了降低空调能耗,高透明隔热玻璃的需求量也与日俱增。由此可见,开发低成本高性能的窗用透明隔热材料及其涂层具有重大经济、社会效益和极好的发展前景,是继中空玻璃、Low-E玻璃为代表的节能玻璃之后未来一段时间行业中最耀眼的亮点。

窗用高透明隔热材料可以选择性透过太阳光中的大部分可见光,而对紫外和近红外部分有很强的吸收,从而起到隔热效应,因此被广泛应用于智能建筑和汽车上。目前常用的具有透明隔热性能的材料主要集中在氧化锡锑、氧化铟锡等材料,而这些材料都有一些自身的局限性[1-2]。例如ATO、ITO材料中均含有有毒元素锑或铟,储量匮乏,成本高昂,并且不能高吸收近红外区一部分波长范围的光。因此,寻找透明隔热性能更好的材料是当前非常重要的研究课题。进入21世纪后,随着纳米科技的发展,人们对RB6纳米颗粒的制备和光学性能的研究逐渐多了起来。通过研究,人们发现RB6具有可见光高穿透及近红外高吸收的特点[3-10]。这为稀土六硼化物在隔热材料,特别是在汽车挡风玻璃或建筑玻璃领域的应用开辟了新的道路。从Xiao等人的研究结果看,LaB6展现的可见光区高穿透特性与其等离子共振频率有关[11]。LaB6的等离子共振峰出现在2.0 eV处,正好与它在可见光区的吸收谷的位置对应。而根据Kimura等人对RB6单晶样品的测量结果,三价RB6的等离子共振峰的位置都非常接近2.0 eV,而混合价态和二价RB6的等离子共振峰出现在更低能量处[12]。(www.daowen.com)

虽然研究者们不管是从理论上还是实验上都对稀土六硼化物纳米颗粒的制备及性能进行了很多研究,但是对三元稀土六硼化物纳米颗粒的研究还鲜有报道。根据上面提到的Kimura等人的研究结果,不同价态RB6的等离子共振峰位置有所不同。因此,本章中我们除了研究RB6(R=La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)纳米颗粒的制备及光学性能之外,还在LaB6里掺三价的Ce元素、混合价的Sm元素以及二价的Eu元素,来研究不同价态掺杂对LaB6光学性能的影响,以此来调控LaB6在可见光区吸收谷的位置,这对稀土六硼化物在隔热玻璃、滤光片上的应用有着重要的科研价值和实际意义。

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