超构材料是一种人工结构材料，通过设计不同的单元结构，使其对外加场产生相应的响应，构筑行为和性能可以调控的各类材料。基于场致发光异质相与基体母相构筑的智能超构材料是超构材料中重要的一类。本书基于作者及其课题组三十多年的工作，系统介绍了其在仿生智能超构材料领域的研究结果，主要内容包括微纳发光颗粒、电场响应复合颗粒和智能超导材料等。全书分为上、下两篇，共15章。上篇微纳发光颗粒，主要介绍各种场致发光结构的制备和性能；下篇智能超构材料，主要介绍多级结构颗粒发光行为、染料敏化太阳能电池和基于仿生光合作用构筑的智能导构材料、原理及行为。
样章试读
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前言
上篇 微纳发光颗粒
第1章 微纳米颗粒发光概述 3
1.1 发光的形式 4
1.1.1 电致发光 4
1.1.2 光致发光 10
1.1.3 其他发光 12
1.2 半导体发光材料 14
1.2.1 基本特性 15
1.2.2 制备方法 19
1.2.3 主要应用 23
1.3 量子点 26
1.3.1 物理性质 26
1.3.2 光学特性 28
1.4 表面等离子体激元纳米激光器 31
1.4.1 发光增强机制 32
1.4.2 光学特性 33
1.4.3 基本组成 34
参考文献 35
第2章 发光纳米粉和棒 43
2.1 引言 43
2.2 发光纳米粉和棒的制备方法和性质 43
2.2.1 发光纳米粉的制备方法 43
2.2.2 发光纳米棒的制备方法 45
2.2.3 发光纳米粉和棒的物理化学性质 47
2.3 ZnO纳米粉 49
2.3.1 制备及测试 50
2.3.3 发光性能 52
2.4 ZnS 纳米颗粒 62
2.4.1 概述及制备方法 62
2.4.2 颗粒形貌 64
2.4.3 发光性能 70
2.5 CdS纳米晶 71
2.5.1 概述及制备方法 71
2.5.2 纳米晶形貌 76
2.5.3 发光性能 77
2.6 ZnO纳米棒 77
2.6.1 纳米棒的制备 78
2.6.2 形貌及方法改进 79
2.6.3 发光性能 86
2.7 ZnO纳米管 86
2.7.1 纳米管的制备 87
2.7.2 纳米管的形貌 87
2.7.3 发光性能 90
2.8 ZnS纳米管 92
2.8.1 纳米管的制备 92
2.8.2 纳米管的形貌 94
2.9 Y2O3:Eu3+纳米棒 96
2.9.1 纳米棒的制备 96
2.9.2 形貌和生长机制 97
2.9.3 发光性能 102
参考文献 104
第3章 微纳米发光片 108
3.1 引言 108
3.2 YVO4:Eu3+微米片 109
3.2.1 微米片的制备 109
3.2.2 形貌结构 112
3.2.3 发光性能 116
3.2.4 发光机制 118
3.3 YVO4:Eu3+纳米片 119
3.3.1 纳米片的制备 120
3.3.2 形貌结构 121
3.3.3 发光性能 124
3.4 Y2O3:Eu3+纳米片 126
3.4.1 纳米片的制备 126
3.4.2 形貌结构 127
3.4.3 发光性能 128
参考文献 131
第4章 块状微纳米发光颗粒 134
4.1 引言 134
4.2 ZnO介孔发光颗粒 134
4.2.1 介孔颗粒的制备 135
4.2.2 孔分析 136
4.2.3 介孔的形貌 138
4.2.4 发光性能 140
4.3 ZnS 介孔发光颗粒 144
4.3.1 介孔颗粒的制备 145
4.3.2 介孔的形貌 145
4.3.3 发光性能 150
4.4 PS/ZnO空心球 151
4.4.1 空心球的设计与制备 151
4.4.2 结构与形貌 153
4.4.3 发光性能 156
4.5 PS/TiO2:Sm3+空心球 157
4.5.1 空心球的设计与制备 157
4.5.2 结构与形貌 159
4.5.3 发光性能 162
4.6 ZnO分级孔颗粒 163
4.6.1 分级孔颗粒的设计与制备 164
4.6.2 结构与形貌 166
4.6.3 发光性能 170
4.7 Y2O3:Eu3+介孔颗粒 173
4.7.1 介孔颗粒的设计与制备 173
4.7.2 结构与形貌 173
4.7.3 发光性能 176
4.8 Y2O3:Eu3+颗粒 178
4.8.1 Y2O3及形貌可控制备 179
4.8.2 制备参数 181
4.8.3 结构与组分分析 183
4.8.4 发光性能 187
4.9 乙二醇氧钇菱形十二面体 189
4.9.1 菱形十二面体的制备 189
4.9.2 调控参数 190
4.9.3 发光性能 199
参考文献 202
第5章 掺杂及复合发光颗粒 206
5.1 引言 206
5.2 稀土掺杂发光材料 206
5.2.1 稀土掺杂TiO2发光材料 206
5.2.2 稀土掺杂Y2O3发光材料 221
5.2.3 CaTiO3:Sm3+发光材料 236
5.3 复合发光材料 248
5.3.1 MgO/ZnO发光材料 248
5.3.2 CdS/ZnO发光材料 249
参考文献 253
第6章 等离子体共振诱导发光颗粒 256
6.1 引言 256
6.2 贵金属纳米颗粒 257
6.2.1 金纳米颗粒 257
6.2.2 柠檬酸钠还原法制备金纳米颗粒 260
6.2.3 种子生长法制备金纳米颗粒 266
6.2.4 Brust法制备金纳米颗粒 269
6.3 贵金属的表面改性 271
6.3.1 金纳米颗粒包覆聚苯乙烯改性 271
6.3.2 银纳米颗粒包覆聚苯乙烯改性 273
6.3.3 聚苯乙烯球表面包覆银纳米颗粒 275
6.4 等离子体共振诱导发光改性 279
6.4.1 Au-ZnS复合结构 280
6.4.2 ZnS-Au行星结构 283
6.4.3 Au/TiO2:Sm3+结构 289
参考文献 293
第7章 拓扑发光体 296
7.1 引言 296
7.2 Y2O3:Eu3++Ag拓扑发光体 296
7.2.1 Y2O3:Eu3++Ag拓扑发光体的制备 297
7.2.2 Y2O3:Eu3++Ag拓扑发光体的形貌和结构 298
7.2.3 Y2O3:Eu3++Ag拓扑发光体的发光性能及机制 303
7.3 巨拓扑发光体 306
7.3.1 巨拓扑发光体的制备 307
7.3.2 巨拓扑发光体的形貌和结构 310
7.3.3 巨拓扑发光体的发光性能及机制 315
参考文献 322
下篇 智能超构材料
第8章 微纳米多级结构贵金属/二氧化钛复合颗粒超材料 327
8.1 引言 327
8.2 海胆状TiO2微纳米多级结构颗粒 327
8.2.1 材料制备 327
8.2.2 TiO2微纳米结构颗粒的结构特征与影响因素 328
8.2.3 TiO2微纳米结构颗粒的形成机制 336
8.3 海胆状Au/TiO2微纳米多级结构复合颗粒超材料 337
8.3.1 化学镀法制备Au/TiO2微纳米结构颗粒 337
8.3.2 硅烷偶联剂改性法制备Au/TiO2微纳米结构颗粒 340
8.4 海胆状Ag/TiO2微纳米多级结构复合颗粒超材料 348
8.4.1 化学镀法制备Ag/TiO2微纳米结构颗粒 348
8.4.2 硅烷偶联剂改性法制备Ag/TiO2微纳米结构颗粒 349
8.5 Co@Au/TiO2微纳米多级结构复合颗粒超材料 354
8.5.1 化学镀法制备Co纳米颗粒装饰的TiO2微纳米结构颗粒 354
8.5.2 电置换反应制备Co@Au/TiO2和Co@Ag/TiO2微纳米结构颗粒 354
8.5.3 制备原理 354
8.5.4 Co/TiO2微纳米结构颗粒 355
8.5.5 Co@Au/TiO2微纳米结构颗粒 357
8.5.6 Co@Ag/TiO2微纳米结构颗粒 359
8.5.7 Co@Au/TiO2、Co@Ag/TiO2微纳米颗粒的UV-vis吸收光谱 360
8.6 Ag/AgCl/TiO2微纳米多级结构复合颗粒超材料 361
8.6.1 材料制备原理 361
8.6.2 微观结构表征 362
8.6.3 UV-vis吸收光谱与光致发光谱 368
x 微纳发光颗粒与智能超构材料
8.7 超材料的光催化性能 370
8.7.1 TiO2微纳米结构颗粒的光催化性能 370
8.7.2 Au/TiO2、Ag/TiO2微纳米结构颗粒的光催化性能 372
参考文献 375
第9章 多层核-壳结构电磁响应超材料 379
9.1 引言 379
9.2 Fe3O4/PS/TiO2多层核-壳结构电磁响应复合微球 379
9.2.1 复合微球的制备 379
9.2.2 复合微球的形成机制 380
9.2.3 复合微球的微观形貌与结构表征 383
9.2.4 复合微球的介电与电磁响应性能 386
9.3 Ni/PS/TiO2多层核-壳结构电磁响应复合微球 388
9.3.1 复合微球的制备 388
9.3.2 复合微球的形成机制 388
9.3.3 复合微球的微观形貌与结构表征 390
9.3.4 颗粒的性质 395
9.4 多孔SiO2/Ni/TiO2多层电磁响应复合微球 397
9.4.1 复合微球的制备 397
9.4.2 复合微球的微观形貌与结构表征 398
9.4.3 复合微球的性能 403
9.5 三种多层芯-壳结构电磁响应性复合颗粒的比较 405
9.5.1 复合颗粒的大小及形态 406
9.5.2 复合颗粒的热稳定性 406
9.5.3 复合颗粒的沉降性 407
9.5.4 复合颗粒的电磁响应性 407
9.5.5 结论 408
参考文献 408
第10章 氧化物基半导体发光颗粒的微波合成 411
10.1 引言 411
10.2 TiO2微米球形颗粒微波合成 412
10.2.1 制备方法 412
10.2.2 微观形貌与晶型 412
10.3 海胆状TiO2微纳米颗粒微波合成 413
10.3.1 制备方法 413
10.3.2 微观形貌与晶型 413
10.3.3 反应温度对产物形貌与晶态的影响 414
10.3.4 反应时间对产物形貌与晶态的影响 415
10.4 稀土掺杂TiO2微球微波合成 417
10.4.1 制备方法 417
10.4.2 微观形貌、晶型与元素分析 418
10.5 不同形貌Y2O3:Eu3+的微波合成 420
10.5.1 材料制备 420
10.5.2 颗粒微观形貌表征 421
10.5.3 颗粒微观形貌演变机制 427
10.5.4 光致发光性能 430
参考文献 432
第11章 染料敏化太阳能电池 435
11.1 引言 435
11.2 染料敏化太阳能电池简介 436
11.2.1 结构及工作原理 436
11.2.2 性能指标 438
11.2.3 影响电池材料的因素 440
11.2.4 研究进展 442
11.3 叶黄素敏化介孔TiO2 电极 449
11.3.1 电池的制备、组装和测试 450
11.3.2 电池的性能 450
11.3.3 电池的光电化学特性 454
11.4 两种光合色素的协同效应 455
11.4.1 模拟光合作用“Z”链理论模型 455
11.4.2 色素提取及吸收特性 456
11.4.3 电极制备及电池组装光电化学特性 458
11.4.4 叶黄素和叶绿素相互作用 459
11.5 叶绿素改性及敏化电池稳定性 460
11.5.1 叶绿素铜酸制备 460
11.5.2 光热稳定性 461
11.5.3 敏化电池稳定性 462
11.6 太阳能电池的研究进展 463
11.6.1 染料敏化太阳能电池 463
11.6.2 钙钛矿太阳能电池 463
11.6.3 有机太阳能电池 464
xii 微纳发光颗粒与智能超构材料
参考文献 464
第12章 智能超构MgB2 超导体 468
12.1 引言 468
12.1.1 超导体发展史 468
12.1.2 超导体特性 469
12.1.3 超导机制 471
12.1.4 化学掺杂对超导性能的影响 473
12.1.5 应用与展望 473
12.1.6 智能超构超导体材料的研究思想 474
12.2 发光体异质相掺杂MgB2 超导材料 474
12.2.1 SMSC理论模型 475
12.2.2 性能测试 476
12.3 Y2O3:Eu3+原位掺杂MgB2 476
12.3.1 材料制备 476
12.3.2 Y2O3:Eu3+的微观结构与发光性能 477
12.3.3 Y2O3:Eu3+原位掺杂MgB2 的微观结构与超导性能 478
12.4 Y2O3:Eu3+异位掺杂MgB2 480
12.4.1 材料制备 480
12.4.2 Y2O3:Eu3+原位掺杂MgB2 的微观结构与超导性能 480
12.5 YVO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+掺杂MgB2 484
12.5.1 材料制备与表征 484
12.5.2 异质相YVO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+的微观结构与发光性能 485
12.5.3 YVO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+掺杂MgB2的超导性能分析 488
12.6 复合发光异质相Y2O3:Eu3+/Ag掺杂MgB2超导材料 493
12.6.1 SMSC模型 493
12.6.2 材料制备与表征 494
12.6.3 Y2O3:Eu3+/Ag的形貌结构与发光特性 495
12.6.4 Y2O3:Eu3+/Ag掺杂MgB2的结构与超导性能 498
参考文献 504
第13章 异质相微观结构与浓度对超导性能的影响 508
13.1 引言 508
13.2 介孔发光异质相掺杂 508
13.2.1 模型 508
13.2.2 材料制备与表征 509
13.2.3 介孔结构对超导性能的影响 510
13.3 异质相浓度对超导性能的影响 514
13.3.1 模型 514
13.3.2 材料制备与表征 516
13.3.3 掺杂浓度对超导性能的影响 519
13.3.4 机制探索(拉曼测试) 528
参考文献 532
第14章 智能超构高温氧化物超导体 535
14.1 引言 535
14.1.1 BiSrCaCuO的晶体结构 535
14.1.2 BiSrCaCuO的性质 536
14.1.3 BiSrCaCuO的制备 537
14.1.4 BiSrCaCuO的掺杂改性 539
14.1.5 智能超构高温氧化物超导体的研究思想 540
14.2 异质相掺杂Bi(Pb)SrCaCuO超导体 540
14.2.1 理论模型 540
14.2.2 材料制备 542
14.2.3 晶体结构、微观形貌和超导特性 544
14.3 超导基质颗粒尺寸及发光异质相掺杂浓度对超导转变温度的影响 550
14.3.1 不同尺寸的Bi(Pb)SrCaCuO超导基质颗粒的制备 550
14.3.2 不同浓度的异质相掺杂Bi(Pb)SrCaCuO超导体的制备 550
14.3.3 纯Bi(Pb)SrCaCuO的微观形貌和超导特性 551
14.3.4 不同浓度异质相掺杂Bi(Pb)SrCaCuO的晶体结构和超导特性 553
14.4 Bi(Pb)SrCaCuO超构超导体的临界电流密度和迈斯纳效应 557
14.4.1 Bi(Pb)SrCaCuO超构超导体的临界电流密度 557
14.4.2 Bi(Pb)SrCaCuO超构超导体的迈斯纳效应 560
参考文献 561
第15章 pn 颗粒构筑的智能超构超导体 564
15.1 超导体仿光合作用模型设计 564
15.1.1 光合作用现象启示 564
15.1.2 电流变液-压电材料复合的自耦合器件 565
15.1.3 超材料中的倏逝波 568
15.1.4 超导体仿生模型 570
15.2 红光pn结异质相MgB2 超导体 571
15.2.1 含异质相颗粒智能超构超导体模型 571
15.2.2 实验 572
15.2.3 结果和讨论 574
15.2.4 小结 580
15.3 绿光pn 结异质相MgB2 超导体 580
15.3.1 模型结构 580
15.3.2 材料和方法 581
15.3.3 结果和讨论 582
15.4 pn 结异质相B(P)SCCO 超导体 588
15.4.1 模型 588
15.4.2 实验 589
15.4.3 结果和讨论 590
15.4.4 小结 593
15.5 pn颗粒异质相MgB2 超导体 594
15.5.1 GaP异质相电致发光颗粒与超导样品制备 594
15.5.2 结果和讨论 595
15.5.3 小结 601
15.6 单量子阱颗粒异质相B(P)SCCO 超导体 601
15.6.1 实验 602
15.6.2 结果和讨论 604
15.6.3 小结 610
15.7 多量子颗粒异质相超导体 610
15.7.1 多量子颗粒制备 611
15.7.2 多量子颗粒异质相MgB2 样品 612
15.7.3 MgB2样品超导转变特性 613
15.7.3 小结 618
15.8 智能超导电性展望 618
参考文献 621
附录 629
专著 629
发表论文 630
专利 645
三本专著介绍 648
京公网安备 11010102004214号