《含氮化合物中紅色長餘輝發光材料的探索》是依託華南農業大學，由雷炳富擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含氮化合物中紅色長餘輝發光材料的探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷炳富
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬製備多種含氮化合物發光材料，以尋找新型紅色長餘輝發光材料為研究目標，採用X射線衍射、螢光光譜、光聲光譜、熱釋發光、激發態壽命和時間分辨光譜等手段研究在含氮化合物中產生長餘輝發光的可能性及發光過程。首先合成純相物質，篩選出合適的發光基質；然後對激活離子進行理論計算，估算其在基質中陷阱深度；探索激活劑、敏化劑和其它摻入的元素對材料的電子(空穴)陷阱類型、深度與濃度的影響規律；探明材料的電子(空穴)陷阱與長餘輝性能的關係。本項目研究有望建立含氮化合物體系發光材料的關鍵製備技術，並通過控制晶格中陷阱的種類、深度和濃度獲取新型紅色長餘輝發光材料，為通過控制材料的電子(空穴)陷阱深度與濃度來改善和最佳化材料的長餘輝性能進行有益的探索並建立新的機理模型。本項目的研究將促進紅色長餘輝材料的研究與套用，豐富和發展長餘輝發光材料體系和理論。
結題摘要
紅色長餘輝發光材料在安全標識、塗料和生物活體成像等領域中有著更為迫切的套用需求，但有關紅色餘輝材料的研究進展較為緩慢，常見的紅色餘輝材料如CaS:Eu2+和Y2O2S:Eu3+餘輝亮度不足，穩定性差。本項目以具有高的發光效率，優良的化學、熱穩定性，高的發光猝滅溫度及發射波長可調性的氮化物材料為基質，一方面總結出了常壓條件下批量製備氮(氧)化物的共性合成技術並最佳化其合成工藝，同時，通過引入適當的陷阱(如氧缺陷調控和三價稀土離子共摻)，探討多種氮化物紅色螢光粉長餘輝發光材料的性能；此外，藉助多種光譜分析手段及其它相關測試技術，探究了氮化物螢光材料餘輝發光機理。本項目的研究和完成發現了新型紅色長餘輝發光材料並最佳化其長餘輝性能，促進長餘輝材料的研究、發展與套用，豐富有關長餘輝材料的體系，為發展新型紅色長餘輝發光材料提供新的思路與方法，對固體化學、材料科學以及稀土化學等學科的發展具有明顯意義。經過四年艱苦的工作，基本完成了所述的預定研究內容和研究目標。主要在如下方面取得一些突破和成果：(1) 對氮化物的合成，研究出合成氮化物、氮氧化物長餘輝發光材料的配方，完善了合金前驅體方法、氫化物原材料方法、固體還原劑還原法等製備M2Si5N8, CaAlSiN3及其固溶體的合成工藝。(2) 在激活離子的選擇與搭配方面，分別製備了以Eu2+為主，其它稀土離子雙摻或三摻，以及過渡金屬Mn2+摻雜的氮化物紅色長餘輝發光材料。(3) 利用熱釋光譜、餘輝衰減曲線等多種測試技術討論了餘輝發光的規律。(4) 初步討論了M2Si5N8, CaAlSiN3在不同光源激發下的餘輝發光過程，討論了紫外+紅外雙激發下餘輝及螢光的增強機理。(5) 獲得了5種性能較好的紅色長餘輝發光材料，共申請了4件與本研究項目密切相關的中國發明專利，其中1件已獲授權。共培養了11名研究生，公開發表研究論文25篇；參加學術會議等7次，邀請國內外研究人員來校報告6人次。(6) 在以合金M-Si、MO-SiO2矽酸鹽等為前驅體方法製備的MSiO2N2:Eu2+長餘輝發光材料、BaAlSi5N7O2: Eu2+氮氧化物長餘輝發光材料、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+鹵矽酸鹽長餘輝發光材料等方面對本項目研究內容進行了拓展，獲得了良好的效果。
