1 北京理工大学材料学院 环境科学与工程北京市重点实验室 北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院，浙江 嘉兴 314019
硬碳拥有容量高、工作电位低、成本低等优势，在钠离子电池负极中展现出潜在的应用前景。其最重要的特点是拥有丰富的微晶结构，这对钠离子的吸附及嵌入/脱出过程十分有益，使硬碳展现出优益的储钠性能。在实际应用中，硬碳存在首效低、稳定性不足以及倍率性能较差等问题，功能化设计是针对性改善硬碳上述缺陷的有效策略。结合目前硬碳功能化改性方面的研究工作，系统介绍了近年来关于硬碳负极在功能化设计方面的典型策略及最新研究进展，并探讨了功能化设计的优势与不足，为指导未来钠离子电池硬碳负极的商业化应用提供理论基础和技术支撑。
硬碳 微晶结构 功能化设计 钠离子电池 负极材料 hard carbon microcrystalline structure functional design sodium-ion batteries anode materials
1 江西应用技术职业学院资源环境与珠宝学院, 江西 赣州 341000
2 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
3 武汉大学工业科学研究院, 湖北 武汉 430072
4 滇西应用技术大学珠宝学院, 云南 腾冲 679100
目前CVD法合成单晶钻石是超硬材料科学和宝石学关注的热点之一, 该方法合成的单晶钻石常带有褐色调。 通常采用高温高压法(HPHT)提高褐色CVD钻石的色级和透明度, 在前期HPHT处理褐色CVD钻石实验基础上, 选出颜色改善明显的三颗样品, 对其处理前后谱学特征进行对比。 采用紫外-可见吸收光谱、 红外光谱、 光致发光光谱、 三维荧光光谱、 激光拉曼光谱以及X射线摇摆曲线进行分析。 结果表明, 褐色和深褐色样品褪色温度较高, 处理后样品紫外-可见吸收光谱吸收系数明显减小, 透明度明显提高。 样品中红外与近红外光谱显示, 在1 332 cm-1处的吸收峰与N+中心有关, 该中心是褐色CVD钻石常见特征。 在3 124 cm-1处吸收峰与NVH0缺陷中心有关, 该峰在CVD钻石和HPHT处理钻石中常见。 另外在2 700~3 200 cm-1范围变化的一组吸收峰, 与C—H键伸缩振动有关。 高温对CVD钻石含H基团影响较大, 在5~6 GPa压力下处理温度在1 500~1 700 ℃范围, 会在近红外波段4 673, 6 352, 7 354, 7 540, 7 804和8 535 cm-1出现一组吸收峰, 可指示样品经过较高温度处理。 目前针对CVD钻石以及经过HPHT处理的CVD钻石近红外波段的论述较少, 该研究可以为鉴定CVD钻石及HPHT处理CVD钻石提供依据。 综合光致发光光谱和三维荧光光谱分析, 处理后样品NV-缺陷比例减小, SiV-中心缺陷比例增加。 在5~6 GPa压力下, 仅当处理温度高于1 500 ℃时, 样品三维荧光光谱在λex/λem=500 nm/575 nm处荧光峰增强, 在λex/λem=490 nm/550 nm处荧光峰消失, 从某种意义上该峰位变化可指示样品经过较高温度处理。 物相分析结果显示, HPHT处理后CVD钻石在1 332 cm-1处拉曼位移半高宽和XRD摇摆曲线半高宽均减小, 表现出了较好的一致性, 说明经HPHT处理的褐色CVD钻石结晶质量变优。
褐色CVD钻石 高温高压处理 谱学特征 Brown CVD diamond High temperature high pressure processing Spectral characterstics
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 滇西应用技术大学珠宝学院, 云南 腾冲 679100
琥珀是一种天然有机宝石, 普遍具有荧光现象。 利用三维荧光光谱分析技术, 以缅甸琥珀为研究对象, 探讨了不同品种缅甸琥珀的荧光峰分布特征, 并初步判断了血珀荧光峰红移的原因。 结果表明, 在长波紫外光照下呈强蓝白色荧光的缅甸金珀、 棕珀, 三维荧光光谱中均含有一个荧光峰, 荧光峰范围约在λex350～400 nm/λex400～450 nm, 荧光主峰位于λex360 nm/λem425 nm, 荧光强度大。 在长波紫外光照下呈弱土黄色荧光的缅甸血珀, 三维荧光光谱中荧光峰范围约在λex420～520 nm/λem500～580 nm, 荧光峰分散呈多个小峰分布, 荧光强度小。 在氧化条件下加热金珀样品得到烤色“血珀”并对比加热前后的三维荧光光谱特征, 发现烤色“血珀”的荧光峰较加热前红移, 荧光峰范围由λex350～400 nm/λex400～450 nm红移至λem480～530 nm/λem 520～570 nm, 荧光强度极小, 与天然血珀的荧光特征一致。 结合红外吸收光谱测试, 氧化作用使血珀及烤色“血珀”分子结构中含氧基团羰基CO浓度升高, 羰基CO作为强助色基团, 浓度升高与吸收强度增加使琥珀产生红色外观; 同时作为得电子取代基, 羰基CO会取代分子结构中的H原子与具有未键合的杂原子相连, 产生n→π*1跃迁, 使血珀荧光强度减弱甚至消失, 同时荧光峰向长波长方向移动。 三维荧光光谱能够快速有效地表征缅甸琥珀的荧光现象, 为研究琥珀荧光特征与分子结构提供新依据。
三维荧光光谱 缅甸琥珀 荧光特征 Three-dimensional fluorescence spectra Burmese amber Fluorescence characteristics 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1473
1 福建工程学院 数理学院, 福建 福州 350118
2 中国科学院海西研究院, 福建 福州 350002
提出了充分利用灯具空间, 具有单体双向多功能的光学设计新理念。结合LED与CPC, 根据光学扩展量守恒, 借助光路可逆原理与边缘光线原理, 构造矩形复合抛物面。根据我国最新的《读写作业台灯性能要求》GB/T 9473-2017, 以出光口半宽、台灯辐照高度、截短后杯体长度比为3个因素, 设计正交实验, 确定台灯矩形复合抛物面最适合参数为: 出光口半宽50 mm、最大进光半角47.73°、截取杯体长度36 mm。在照明方面, 该矩形复合抛物面能够满足关于A、AA级的照度和照度均匀度要求; 在弱光聚集方面, 其太阳能芯片位置的照度是不经聚光情况的1.25倍; 在聚光模式下, 太阳能芯片的光伏转化效率是非聚光模式下的1.66倍。这是对当前市面上非聚光模式收集太阳能方式的补充。
矩形复合抛物面 二次配光 照明节能 弱光收集 结构多重利用 正交实验 rectangular compound paraboloid secondary light distribution lighting energy saving weak light gathering multiple use of space orthogonal experiment
1 福建工程学院 数理学院, 福建 福州 350118
2 中国科学院海西研究院, 福建 福州 350002
为进一步利用太阳能, 提出了“双向”利用光线的LED车灯设计新理念。运用光路可逆原理与边缘光线原理, 构造矩形复合抛物面, 对LED车灯进行“双向”二次配光设计。计算了远光灯矩形复合抛物面反光杯所需的最大出光半角、理论长度, 借助tracepro软件, 模拟研究了该矩形复合抛物面结构的最高光通量、平均光通量、光通量利用率随长度的变化关系, 进一步截取较理论长度综合光学性能更好的反光器应用长度L=130 mm, 并在此长度下, 模拟了该LED远光灯照度分布情况与弱光收集情况。该类型车灯的LED照明与弱光收集互为补充, 双向提高了LED车灯空间重复利用率。在照明方面, 该灯能够满足现行标准GB25991-2010的要求, 相同照度下, 照明范围更大; 相同照明范围内, 照度更高; 在弱光收集方面, 是对当前太阳能汽车非聚光模式收集太阳能的补充。
双向二次配光 矩形复合抛物面 照明节能 弱光收集 空间重复利用 bidirectional secondary light distribution rectangular compound paraboloid lighting energy saving weak light gathering space reuse
1 福建工程学院 数理系， 福建 福州 350108
2 福建师范大学 软件学院，福建 福州350108
为了对LED教室灯具配光，建立了复合抛物面集光器配光系统。分析了LED光源发光特性，阐明了对LED光源进行二次配光的必要性。建立了三维复合抛物面集光器（CPC）模型，并由边缘光线原理计算得出三维复合抛物面集光器（CPC）模型各参数与最大出射半角θm的关系，分析了θm的制约因素。由阅读灯照度均匀度要求，确定了复合抛物面集光器（CPC）模型各参数的值，在光学分析软件Tracepro中建立了CPC模型，将LED光源置于其焦平面上，结合教室桌面与灯具距离，模拟了基于CPC配光的LED教室灯具的照度分布。试验结果表明，CPC配光系统最大出光半角为30°时，光照均匀度超过0.7，满足建筑照明设计标准 GB 50034-2004对阅读照明的要求，该灯具有效光通可达95%以上。
复合抛物面集光器（CPC） 朗伯型LED 边缘光线原理 照度 compound parabolic collector(CPC) lambert LED edge ray principle illuminance
1 福建工程学院数理系, 福建 福州 350108
2 福建师范大学软件学院, 福建 福州 350108
3 福建工程学院机械与汽车工程学院, 福建 福州 350108
利用复合抛物面与自由曲面相结合的方法，设计出一款体积小、能效高的LED 光源准直配光透镜。将LED 光源发出的光线分两部分分别进行配光设计。光源发出的一部分发散角为0o~20o 的光线经过球冠折射收缩发散角后再利用自由曲面准直；光源发出的另一部分发散角为20o~80o 的光线经过复合抛物面折射收缩发散角后再经自由曲面准直。结果显示，LED 光线经此复合型准直透镜后光束发散角小于4o，光能利用率达90%，可满足目前对光源远距离准直需求。
光学设计 准直 复合抛物面 自由曲面 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 052204
1 福建工程学院 数理系, 福建 福州350108
2 福建师范大学 软件学院, 福建 福州350108
为了设计一款配光简单、光照均匀的LED台灯, 从抛物线的光学特性出发, 详细说明了LED光源的放置位置对出光效果的影响。证明了把LED面光源放置在中心轴上焦点与抛物线顶点之间的适当位置, 可以使光线均匀发散。利用抛物线的这个特性, 经过多次实验把单颗LED面光源放在旋转抛物反光镜顶点与焦点之间的正确位置, 在距台灯400 mm、面积为1 000 mm×1 000 mm的平面得到了均匀的光照。在总体光通量基本不变的情况下, 把10个如此配光组合按一定尺寸排列成2×5分布的光源模块, 能很好地达到台灯的标准配光要求。
抛物线光学特性 旋转抛物反光镜 LED面光源 辐照图 parabolic optical properties rotating parabolic mirror LED surface light source irradiation diagram
河南省光伏材料重点实验室, 河南大学物理与电子学院, 开封 475004
AgNbO3是一种可见光响应型光催化剂, 具有简单的结构和化学组成, 以及合适的光学带隙, 并且在光催化分解水制氢和光催化降解有机污染物两方面具有较大的开发潜力。本文采用溶胶凝胶法合成了AgNbO3样品, 以457.5 nm固体激光器为激发光源, 首次在不同激发功率下, 获得了AgNbO3样品的拉曼谱图和谱峰参量随激光功率的变化关系。研究发现AgNbO3随激光功率的变化产生了可逆相变。
激光功率 拉曼光谱 可逆相变 AgNbO3 AgNbO3 laser power Raman spectroscopy reversible phase change
河南大学物理与信息光电子学院，河南开封 475001
研究了一种新的表面增强拉曼性金衬底的制备方法．该方法使用AuCl3水溶液，在金属铝表面浸镀金镀层从而制得金衬底．通过扫描电子显微镜观察到铝基底表面的金镀层呈岛状分布，且其平均粒径约为80 nm．分别检测到吡啶和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)两种探针分子在金衬底上的SERS谱．通过计算可知，该SERS活性金衬底的增强因子大于105．这种衬底在空气中放置一段时间后仍能保持较好的增强效果，说明它在空气中比较稳定．
表面增强拉曼光谱(SERS) 增强因子 活性金衬底 浸镀 SERS Enhancement factor SERS-active Au substrate Immersion plating
