【摘 要】
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宽带隙氧化物12CaO·7Al2O3（C12A7）是CaO-Al2O3体系的一种化合物。它独特的纳米笼状结构使得它具有巨大的应用潜能，例如电学、光学、催化和离子发射等方面。几乎所有的特殊性质都和笼中的阴离子有关，所以探测C12A7笼中阴离子的变化显得尤为重要。Gd3+（4f7）具有非常稳定的8S7/2基态，第一激发态到基态的能极差高达32000cm-1。同时还具有一系列的激发态（6P、61、6D和
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宽带隙氧化物12CaO·7Al2O3（C12A7）是CaO-Al2O3体系的一种化合物。它独特的纳米笼状结构使得它具有巨大的应用潜能，例如电学、光学、催化和离子发射等方面。几乎所有的特殊性质都和笼中的阴离子有关，所以探测C12A7笼中阴离子的变化显得尤为重要。Gd3+（4f7）具有非常稳定的8S7/2基态，第一激发态到基态的能极差高达32000cm-1。同时还具有一系列的激发态（6P、61、6D和6G），位于紫外区。内层轨道的4f电子被外轨道所屏蔽，所以几乎所有的性质都不受外部环境的影响。辐射跃迁的能量是如此的高，以至于像水分子和OH-的振动能量都很难导致发光的猝灭。因此利用Gd3+掺杂到C12A7借助其独特的发光性能来探测笼中阴离子的变化变得简单和直观。样品的制备采用的是高温固相法。Al2O3（99.99%）, CaCO3（99.99%）, Gd2O3（99.99%）作为初始原料，分别制备Gd3+掺杂0.1%、0.5%、1.0%和2.0%的C12A7样品。将化学计量比的原料在加入无水乙醇的研钵中充分混合；随后将混合均匀的原料导入陶瓷坩埚中在850℃下预烧两小时；此后将预烧的样品在1350℃下烧结八小时；随后样品在氢气气氛（20%氢气、80%氮气）下1300℃进行烧结几个小时。样品的测试采用了X射线衍射、扫描电子显微镜、漫反射光谱（转换为吸收光谱）和光致发光谱。所制备的样品与标准谱比较，均是单一的C12A7相；通过扫描电子显微镜观察样品的晶粒尺寸大约在几微米；C12A7笼中阴离子的变化利用漫反射光谱和Gd3+发射光谱的性质进行了探测。我们的结果显示：利用Gd3+作为荧光探针很好的探测了C12A7笼中阴离子的变化。
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