新型無機轉光材料的設計、製備和性能研究

《新型無機轉光材料的設計、製備和性能研究》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：新型無機轉光材料的設計、製備和性能研究
• 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

目前大量使用的鹼土硫化物體系農用轉光材料存在陽光照射下或潮濕空氣中易分解並放出難聞有毒的H2S氣體，使用壽命短等諸多缺陷。本項目從結構設計出發，以石榴石、磁鉛礦、鈣鈦礦和尖晶石結構等化合物為基礎，根據鮑林規則和電荷補償原理，採用離子和基團取代以及基質摻雜(摻雜的激活離子包括Eu, Ce等稀土離子和Bi, Mn, Ti等非稀土離子)等方法，構建一類新型高效的在農業領域具有廣闊套用前景的發光材料。研究製備方法和實驗條件對材料結構和組成的影響，研究結構、組成和發光性能之間的變化關係和內在規律，實現對轉光材料激發、發射波長和發光強度的調控，提高轉光材料的化學和光熱穩定性。本項目的研究和完成，將為新型高效農用轉光材料的探尋提供基礎和依據，為未來光伏農業的發展做出貢獻。

結題摘要

目前大量使用的鹼土硫化物體系農用轉光材料存在陽光照射下或潮濕空氣中易分解並放出難聞有毒的H2S氣體，使用壽命短等諸多缺陷。本項目針對性開展工作並取得了以下主要研究進展：1) 基於結構調控和基質取代的晶體工程策略，較系統地研究了包括矽酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、硫氧化物等多種體系的轉光材料合成及光譜性能調控，拓展了無機農用轉光材料的設計理念，豐富了可選用的農用轉光劑材料種類。2) 綜合運用多種先進的合成技術，對不同體系轉光材料的合成工藝進行了最佳化，包括表面處理方法改善了Mn4+離子激活的鋁酸鹽性能，水熱處理技術獲得了納米尺寸的SrAl2O4:Eu2+螢光粉，sol-gel方法製備了系列碳點/螢光粉複合轉光材料，為面向生態高值農業套用的新型農用轉光材料提供了可控合成新方法。3) 綜合運用晶體學、光譜學等知識，開展了基於轉光材料發光性能最佳化及發光動力學共性規律研究，探討了光譜調控機理。4) 在氮(氧)化物體系轉光材料材料，獲得了適用於農業轉光膜套用的CaAlSiN3:Eu2+和M2Si5N8:Eu體系轉光劑，具有物理和化學穩定性好、光譜匹配性高等優勢。該部分研究開發的常壓合成技術有利於降低氮(氧)化物體系轉光劑的材料成本，為推廣其在農業領域的大面積套用提供了技術保證。5) 結合螢光碳點的納米效應和發光特性，探索開展了基於螢光碳點的植物組織成像研究，進一步拓展了光學農業的內涵。本項目執行期間，總計在Adv. Mater., Adv. Opt. Mater., Cellulose, Nanoscale, J. Mater. Chem. C等雜誌上發表論文27篇(SCI收錄論文24篇)，其IF大於10的共1篇，IF大於3.0的總計14篇。論文總被引用次數39次，參與撰寫英文專著2個章節；授權中國發明專利1項。此外，應邀參加國際及國內學術會議和企業調研，做邀請報告或主題報告總計16人次。培養研究生總計15人。