《可見光LED激發UVC紫外上轉換髮光材料的製備及研究》是依託河北大學，由楊艷民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：可見光LED激發UVC紫外上轉換髮光材料的製備及研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊艷民
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目首次提出了採用可見光LED作為激發源，激發上轉換髮光材料產生UVC紫外上轉換光發射方法。它在污水處理、糧食和食物的防霉等方面有著潛在的套用價值。由於在LED 激發下UVC紫外上轉換光發射效率還很低，獲得具有高效的UVC上轉換的發光材料是該材料得以實際套用的前提。 本項目把獲得在可見光LED激發下產生高效UVC上轉換材料作為目標。擬從發光中心、基質、敏化劑三個方面入手。根據上轉換機理和對亞穩態能級壽命要求，把發光中心範圍限定為稀土離子；基質材料限定在鋅酸鹽、氟化物、銦酸鹽和硫化物這些具有較低聲子能量的基質材料；敏化劑採取三種方案，分別為，（1）採用在可見光波段有較大吸收截面的稀土離子，（2）採用過渡族元素，（3）採用在可見光有等離子吸收的金屬元素。通過篩選獲得理想的可見光LED激發在UVC有較高發射效率的基質發光中心和敏化劑，並通過細菌實驗驗證殺菌效果
結題摘要
粗放型的經濟建設除了帶來經濟的迅速發展的同時也帶來的嚴重的負面影響，那就是環境污染。紫外線UVC（200-280nm）能夠破壞微生物機體細胞中的DNA或RNA的分子結構，造成生長性細胞死亡和再生性細胞死亡，這種殺菌效果好，無污染已經被廣泛採用。然而實現UVC 光源光源目前僅有低壓汞燈，儘管LED也可以實現紫外發射但很難實現這個波段。我們國家已經加入了旨在限制汞排放的《水俁域公約》，獲得可以替代低壓汞燈殺菌的UVC光源是當務之急。 可見光激發產生UVC發射的上轉換螢光體是解決這一問題的有效途徑。稀土離子Pr3+ 在可見光440-650nm有吸收，在UVC波段有發射，這個發射來自4f5d能級因為屬於允許躍遷，輻射躍遷較大。本項目把Pr3+作為發光中心，通過改變基質材料來獲得較高效率的上轉換髮射。由於上轉換效率較低，考慮到光譜儀器和光源的限制，我們很難直接通過光譜儀測到可見光的UVC的上轉換髮射光譜。這裡我們採用了太陽光作為激發源，因為太陽光中沒有UVC光，因此通過太陽光激發如果探測到UVC發射我們就可以確定它來自我們的螢光材料，另外考慮到實際的太陽光激發密度較低，上轉換效率發射會很弱，這裡我們通過對太陽光聚光後激發樣品。事實上即使採用匯聚的太陽光上轉換髮射依然很弱，很難通過光譜儀測到。我們這裡採用日盲相機作為探測器，代替光譜儀，主要的改進是，因為光譜儀採用光柵分光，會降低發射光的強度帶來倍頻干擾等，而日盲相機採用了240-280nm的帶通片和高效的紫外探測器可以測到較弱的紫外光。通過太陽光激發樣品和日盲相機探測，使我們能夠測到樣品在紫外上轉換髮射，從而總結出Pr3+產生UVC上轉換髮射的條件為，4f5d能級要在1S0能級和導帶之下。依據上述原理，通過調整晶體場參數使我們能夠獲得高效的UVC上轉換髮光材料，發射功率達到20mW/m2（1W藍光LED）激發下
