非線性光學凹凸棒石復合材料及光催化合成氨應用-開題報告

1、,,,,,,,,,非線性光學/凹凸棒石復合材料及光催化合成氨應用,常州大學石油化工學院 報告人：何承溧 導師：李霞章,,目錄,CONTENTS,,研究背景,擬開展的研究內(nèi)容,研究方法,前期研究基礎,機理推測,,研究背景,人工固氮,氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位，其中約有80%氨用來生產(chǎn)化學肥料，20%為其它化工產(chǎn)品的原料。氨主要用于制造氮肥和復合肥料，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復

2、合肥，都是以氨為原料的。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的1/2。,,研究背景,人工固氮,工業(yè)合成氨——Haber-Bosch法,,研究背景,人工固氮,TITLE,TITLE,TITLE,TITLE,光催化固氮,按催化劑類型分類的光固氮每年數(shù)量的直方圖,1、土壤和沙子,2、二氧化鈦基材料,3、其他半導體材料,氧化鐵，釩氧化物，氧化銅，氧化鋅，氧化鎢，磷化鎵，鹵氧化鉍，氮化碳，金屬硫化物,4、碳材料,5、等離子體,6、仿生材料,

3、,擬開展研究內(nèi)容,材料設計,,,LiNbO3-tpye,稀土RE,ATP,復合材料,非線性光學材料二次諧波產(chǎn)生效應鈮酸鋰型氧化物LiNbO3、LiTaO3、MgTiO3、MnTiO3、FeTiO3、ZnTiO3、ZnZrO3,上轉(zhuǎn)換效應稀土元素RECe3+、Pr3+、Er3+、Tm3+，Yb3+、Sm3+、La3+等,凹凸棒石ATP摻雜源（Mg2+）載體,LiNbO3/ATPRe:LiNbO3RE:LiNbO3/

4、ATP,,擬開展研究內(nèi)容,非線性光學材料,,擬開展研究內(nèi)容,上轉(zhuǎn)換發(fā)光效應,上轉(zhuǎn)換發(fā)光，即：反-斯托克斯發(fā)光（Anti-Stokes），由斯托克斯定律而來。斯托克斯定律認為材料只能受到高能量的光激發(fā)，發(fā)出低能量的光，換句話說，就是波長短的頻率高的激發(fā)出波長長的頻率低的光。比如紫外線激發(fā)發(fā)出可見光，或者藍光激發(fā)出黃色光，或者可見光激發(fā)出紅外線。但是后來人們發(fā)現(xiàn)，其實有些材料可以實現(xiàn)與上述定律正好相反的發(fā)光效果，于是我們稱其為反斯托克斯發(fā)光

5、，又稱上轉(zhuǎn)換發(fā)光。,,,擬開展研究內(nèi)容,概要,1、擬開發(fā)一種鈮酸鋰型氧化物/凹凸棒石非線性光催化復合材料。鈮酸鋰型氧化物包括LiNbO3、LiTaO3、MgTiO3、MnTiO3、FeTiO3、ZnTiO3、ZnZrO3，俱為同種類型的非線性光學材料。,2、擬開發(fā)一種稀土元素摻雜鈮酸鋰上轉(zhuǎn)換非線性光催化復合材料。通過溶膠-凝膠法將稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光元素RE（包括Ce3+、Pr3+、Er3+、Tm3+，Yb3+、Sm3+、La3+，通式記為R

6、E）摻雜進LiNbO3晶格。,3、擬開發(fā)一種稀土摻雜鈮酸鋰型氧化物/凹凸棒石上轉(zhuǎn)換非線性光催化復合材料。先通過溶膠-凝膠法將稀土離子（RE）摻雜進LiNbO3晶格。再通過在凹凸棒石表面原位生長粒徑均勻的RE:LiNbO3納米粒子，經(jīng)過高溫煅燒，使ATP中富含的鎂元素（Mg2+）摻雜進LiNbO3晶格。,,擬開展研究內(nèi)容,技術路線,一、,,擬開展研究內(nèi)容,技術路線,二、,,擬開展研究內(nèi)容,技術路線,三、,,擬開展研究內(nèi)容,非線性光學材料性

7、能評價,四、二次諧波產(chǎn)生（SHG）,由Q開關1064nm Nd:YAG激光器照射的LiNbO3和KDP參考的SHG信號的示波器跡線,為了研究LiNbO3的極性，使用Kurtz-Perry法進行二次諧波產(chǎn)生（SHG）測量。常見的非線性光學材料選擇KH2PO4（KDP）作為參考。光源是Q開關的1064 nm Nd：YAG激光器，它可以產(chǎn)生脈沖紅外光束以照射樣品。,,前期研究基礎,LiNbO3/ATP,,前期研究基礎,LiNbO3/ATP,