近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料

1、報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容v 研究背景及意義研究背景及意義v 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀v 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容 v 研究方法研究方法v 技術(shù)路線技術(shù)路線v 創(chuàng)新點(diǎn)和難點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)和難點(diǎn)v 時(shí)間安排時(shí)間安排研究背景及意義研究背景及意義n目前，關(guān)于目前，關(guān)于可見光區(qū)長(zhǎng)余輝材料可見光區(qū)長(zhǎng)余輝材料的研究相對(duì)比較成熟，尤其的研究相對(duì)比較成熟，尤其是是藍(lán)光藍(lán)光和和綠光綠光材料的余輝亮度和持續(xù)時(shí)間均滿足實(shí)際需求，材料的余輝亮度和持續(xù)時(shí)間均滿足實(shí)際需求，已經(jīng)被商業(yè)應(yīng)用于夜間交通指示、消防應(yīng)急以及工藝美術(shù)等已經(jīng)被商業(yè)應(yīng)用于夜間交通指示、消防應(yīng)急以及工藝美術(shù)等領(lǐng)域。領(lǐng)域。 n近年來，利用近紅外波段的光輻射進(jìn)行近年來，利用近紅外

2、波段的光輻射進(jìn)行熒光免疫分析熒光免疫分析成為研成為研究熱點(diǎn)。近紅外發(fā)光在究熱點(diǎn)。近紅外發(fā)光在激光和光纖通訊、醫(yī)學(xué)診斷激光和光纖通訊、醫(yī)學(xué)診斷等熱門領(lǐng)等熱門領(lǐng)域也有潛在應(yīng)用。域也有潛在應(yīng)用。n目前研究的近紅外發(fā)光材料的目前研究的近紅外發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度還比較弱發(fā)光強(qiáng)度還比較弱，如何提高，如何提高發(fā)光強(qiáng)度還需進(jìn)一步研究。發(fā)光強(qiáng)度還需進(jìn)一步研究。n就長(zhǎng)余輝材料發(fā)光機(jī)理而言，一些發(fā)光現(xiàn)象還不能用現(xiàn)有就長(zhǎng)余輝材料發(fā)光機(jī)理而言，一些發(fā)光現(xiàn)象還不能用現(xiàn)有模模型和機(jī)理型和機(jī)理加以很好的解釋，需要進(jìn)一步探討。加以很好的解釋，需要進(jìn)一步探討。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀n目前，關(guān)于近紅外長(zhǎng)余輝材料的研究主要集中于

3、目前，關(guān)于近紅外長(zhǎng)余輝材料的研究主要集中于Cr3+離離子摻雜的鎵鍺酸鹽。子摻雜的鎵鍺酸鹽。nBessiere 等研究發(fā)現(xiàn)，等研究發(fā)現(xiàn)，Zn空位對(duì)尖晶石型材料空位對(duì)尖晶石型材料ZnGa2O4:Cr3 +的余輝性能起關(guān)鍵作用。的余輝性能起關(guān)鍵作用。 nPan等報(bào)道的鎵鍺酸鹽材料等報(bào)道的鎵鍺酸鹽材料Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+的余輝亮的余輝亮度高且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其優(yōu)良的余輝性能與度高且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其優(yōu)良的余輝性能與 Ge4+離子有離子有很大關(guān)系。很大關(guān)系。nAbdukerim等用溶膠等用溶膠-凝膠法制備的鋅鎵鍺酸鹽凝膠法制備的鋅鎵鍺酸鹽Zn2.94Ga1.96Ge2O10:Cr3+，Pr3+通過

4、共摻雜離子的方法明顯增強(qiáng)通過共摻雜離子的方法明顯增強(qiáng)了樣品的余輝性能，使得其能夠在生物透明窗口范圍了樣品的余輝性能，使得其能夠在生物透明窗口范圍內(nèi)顯示超長(zhǎng)的高亮度近紅外余輝。內(nèi)顯示超長(zhǎng)的高亮度近紅外余輝。n近年來，近年來，稀土發(fā)光材料稀土發(fā)光材料成為大家研究的熱點(diǎn)。成為大家研究的熱點(diǎn)。nMazzanti等合成了一系列等合成了一系列改性的改性的8-羥基喹啉配體羥基喹啉配體，可敏化，可敏化Nd3+，Er3+ ，Yb3+離子發(fā)光，這些配合物可溶于水，在一定離子發(fā)光，這些配合物可溶于水，在一定PH值值下能檢測(cè)到相應(yīng)稀土離子較強(qiáng)的近紅外光。下能檢測(cè)到相應(yīng)稀土離子較強(qiáng)的近紅外光。n張洪杰等研究了張洪杰等研

5、究了有機(jī)無機(jī)雜化近紅外發(fā)光材料有機(jī)無機(jī)雜化近紅外發(fā)光材料，改善了因稀，改善了因稀土配合物的穩(wěn)定性和加工性差而導(dǎo)致的近紅外發(fā)光強(qiáng)度低的土配合物的穩(wěn)定性和加工性差而導(dǎo)致的近紅外發(fā)光強(qiáng)度低的問題。問題。研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容n影響影響Zn3Al2Ge2O10:Cr3+材料近紅外發(fā)光性能的因素材料近紅外發(fā)光性能的因素 摻雜濃度摻雜濃度 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度 煅燒時(shí)間煅燒時(shí)間 激發(fā)和發(fā)射光譜激發(fā)和發(fā)射光譜 煅燒溫度煅燒溫度 余輝特性余輝特性n分析分析Zn3Al2Ge2O10:Cr3+長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理 空位和反位缺陷空位和反位缺陷n稀土摻雜的敏化離子和激活離子之間的能量傳遞機(jī)理稀土摻雜的敏化離子和激活離

6、子之間的能量傳遞機(jī)理 摻雜濃度摻雜濃度 基質(zhì)種類基質(zhì)種類 敏化離子的發(fā)射光譜與激活離子的激發(fā)光譜敏化離子的發(fā)射光譜與激活離子的激發(fā)光譜研究方法研究方法n工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，所以是至今普遍使工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，所以是至今普遍使用的方法用的方法n反應(yīng)溫度高，保溫時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備要求較高；產(chǎn)反應(yīng)溫度高，保溫時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備要求較高；產(chǎn)物顆粒分配不均勻易團(tuán)聚；煅燒后要求球磨粉碎，物顆粒分配不均勻易團(tuán)聚；煅燒后要求球磨粉碎，令材料的發(fā)光強(qiáng)度大幅度降低。令材料的發(fā)光強(qiáng)度大幅度降低。一、高溫固相反應(yīng)法一、高溫固相反應(yīng)法研究方法研究方法二、采用二、采用高溫固相法高溫固相法制備制備Zn3Al2Ge2O1

7、0:Cr3+u 用用XRD分析樣品的分析樣品的物相和結(jié)構(gòu)物相和結(jié)構(gòu)。u按不同化學(xué)計(jì)量比制備按不同化學(xué)計(jì)量比制備Zn3Al2-xGe2O10:xCr3+，找到，找到的的Cr3+ 的最佳摻雜量的最佳摻雜量x的值的值u 在不同溫度下煅燒相同時(shí)間測(cè)發(fā)光性能，并用掃描在不同溫度下煅燒相同時(shí)間測(cè)發(fā)光性能，并用掃描電子顯微鏡觀察樣品形貌。電子顯微鏡觀察樣品形貌。u 在一定溫度下煅燒不同時(shí)間測(cè)發(fā)光性能在一定溫度下煅燒不同時(shí)間測(cè)發(fā)光性能u 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析該材料的長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析該材料的長(zhǎng)余輝發(fā)光機(jī)理研究方法研究方法n通過通過高溫固相法高溫固相法制備制備Li2MSiO4:Eu2+,Nd3+(M=G

8、a,Sr,Ba)的近紅外發(fā)光材料。的近紅外發(fā)光材料。n研究其中研究其中Eu2+對(duì)對(duì)Nd3+的近紅外的近紅外敏化作用敏化作用及及Eu2+和和Nd3+摻雜量對(duì)樣品發(fā)光的影響。摻雜量對(duì)樣品發(fā)光的影響。n分析分析Eu2+的發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)的發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)Li2MSiO4: Eu2+ , Nd3+(M=Ca,Sr,Ba)中中Eu2+和和Nd3+之間的之間的能量傳遞效率能量傳遞效率。n分析分析能量傳遞機(jī)理能量傳遞機(jī)理。三、稀土離子摻雜近紅外發(fā)光材料研究三、稀土離子摻雜近紅外發(fā)光材料研究技技術(shù)術(shù)路路線線論文撰寫論文撰寫摻雜濃度摻雜濃度煅燒溫度煅燒溫度煅燒時(shí)間煅燒時(shí)間調(diào)查現(xiàn)狀，研究國(guó)內(nèi)外進(jìn)展，確定研究題目調(diào)查現(xiàn)狀，研究

9、國(guó)內(nèi)外進(jìn)展，確定研究題目Zn3Al2Ge2O10:Cr3+發(fā)光性能及機(jī)理研究Li2MSiO4:Eu2+,Nd3+(M=Ca,Sr,Ba)能量傳遞機(jī)理研究分析發(fā)光機(jī)理分析發(fā)光機(jī)理分析敏化離子與激活離子分析敏化離子與激活離子之間能量傳遞效率規(guī)律之間能量傳遞效率規(guī)律創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)n用用AlO3代替代替GaO3，制備，制備Zn3Al2Ge2O10:Cr3+，有利于，有利于降低成本。降低成本。n選擇選擇Eu2+作為敏化劑作為敏化劑，有利于拓寬近紅外熒光標(biāo)記，有利于拓寬近紅外熒光標(biāo)記物的研究范圍，且物的研究范圍，且Eu2+摻堿土硅酸鹽制備摻堿土硅酸鹽制備溫度低溫度低,物物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,發(fā)光性能良好發(fā)光性能良好。難點(diǎn)難點(diǎn) 材料的近紅外發(fā)光強(qiáng)度一般較弱，所以探測(cè)信號(hào)的材料的近紅外發(fā)光強(qiáng)度一般較弱，所以探測(cè)信號(hào)的信噪比較小，給分析帶來困難。信噪比較小，給分析帶來困難。實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性不好實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性不好時(shí)間安排時(shí)間安排任務(wù)起止時(shí)間任務(wù)起止時(shí)間任務(wù)內(nèi)容任務(wù)內(nèi)容2014.05-2014.06收集國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀資料，擬定思路，編寫收集國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀資料，擬定思路，編寫開題報(bào)告開題報(bào)告2014.09-2014.10查閱文獻(xiàn)資料，掌握長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備查閱文獻(xiàn)資料，掌握長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，發(fā)光性