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Bi掺杂硅酸盐玻璃的宽带近红外荧光性能研究及光纤制备
摘要：
本文探讨了Bi掺杂的硅酸盐玻璃在宽带近红外区域的荧光性能及其在光纤制备中的应用。实验结果表明，Bi掺杂硅酸盐玻璃具有宽带近红外荧光性能，其荧光峰位在1200nm~1600nm范围内，并呈现出良好的稳定性。同时，本文还探究了利用Bi掺杂硅酸盐玻璃触媒加速芳香烃的加氢脱氢反应，实现了高效率、高选择性的化学反应，为光纤制备及荧光探针应用提供了新的思路。
关键词：Bi掺杂硅酸盐玻璃；宽带近红外荧光；光纤制备；加氢脱氢反应
Abstract：
ThispaperdiscussesthefluorescentpropertiesofBi-dopedsilicateglassinthewidebandnear-infraredregionanditsapplicationinopticalfiberpreparation.TheexperimentalresultsshowthatBi-dopedsilicateglasshaswidebandnear-infraredfluorescentperformancewithfluorescencepeaksintherangeof1200nm~1600nm,andpresentsgoodstability.Meanwhile,thispaperalsoexplorestheuseofBi-dopedsilicateglassasacatalysttoacceleratethehydrogenationanddehydrogenationreactionsofaromatichydrocarbons,achievinghighefficiencyandselectivityofchemicalreactionswhichprovidenewideasforopticalfiberpreparationandfluorescentprobeapplications.
Keywords:Bi-dopedsilicateglass;widebandnear-infraredfluorescence;opticalfiberpreparation;hydrogenationanddehydrogenationreactions
一、前言
近年来，在通信、医疗、环境监测等领域中，对宽带近红外（NIR）荧光的研究越来越受到关注。宽带NIR荧光材料以其灵敏度高、探测范围广、解析度高等优点，成为近年来研究的热点，具有广泛的应用前景。硅酸盐玻璃是一种重要的光学材料，在NIR光谱范围内具有良好的透明性，可用于光纤制备、荧光探针等应用。
Bi元素，在过去的几十年中，在荧光探针和光学材料领域都有广泛研究。Bi在宽带NIR区域内具有强荧光特性，是一种有希望的新型近红外荧光材料。Bi掺杂硅酸盐玻璃的荧光性能及其在光纤制备方面的应用，引起了广泛研究兴趣。
本文在探究Bi掺杂硅酸盐玻璃在宽带NIR区域的荧光性能的基础上，进一步探讨了可以利用Bi掺杂硅酸盐触媒加速芳香烃加氢脱氢反应的可能性，从而提高Bi掺杂硅酸盐玻璃的荧光效应、提升光纤质量。
二、实验方法
1.实验材料
本次实验采用SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O作为主要原料。Bi2O3作为掺杂剂，通过在不同比例下的混合，制备出Bi掺杂硅酸盐玻璃。
2.实验步骤
（1）实验制备
按照一定比例加入各种原料，通过高温熔融技术制备Bi掺杂硅酸盐玻璃样品。
（2）实验测试
利用紫外可见光谱仪和荧光光谱仪测试样品在不同波长、不同激发光下的吸收光谱和荧光光谱。
（3）实验分析
通过数据分析绘制出吸收光谱和荧光光谱图，并对实验结果进行分析和比较。
（4）实验制备光纤
利用拉伸法将Bi掺杂硅酸盐玻璃样品拉成光纤。
三、实验结果及分析
1.Bi掺杂硅酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱
（1）吸收光谱
图1为Bi掺杂硅酸盐玻璃的吸收光谱图。从图中可以看出，在近红外区域（1000nm~1600nm），Bi掺杂硅酸盐玻璃有明显的吸收峰，在1300nm处有一条宽且强的吸收带，与Bi元素的吸收光谱的峰值重合。
（2）荧光光谱
图2为Bi掺杂硅酸盐玻璃的荧光光谱图。从图中可以看出，当样品受到激发时有近红外的荧光发射，主要集中在1200nm~1600nm范围内，表现出较为宽带的近红外荧光性能。
2.Bi掺杂硅酸盐玻璃的荧光光谱的稳定性
图3为Bi掺杂硅酸盐玻璃的荧光强度变化曲线。从图中可以看到，Bi掺杂硅酸盐玻璃的荧光强度变化较小，说明其荧光光谱有良好的稳定性。
3.Bi掺杂硅酸盐玻璃触媒加速芳香烃加氢脱氢反应的应用
图4为利用Bi掺杂硅酸盐触媒加速芳香烃加氢脱氢反应的结果。从图中可以看出，在Bi掺杂硅酸盐的催化下，芳香烃的反应速度增加了很