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无机固体发光材料已经被广泛应用在各种显示、照明、信息储存放大以及医学诊断等各个领域,在国民经济和人们的日常生活中起着不可替代的作用。因此开发新一代高效、稳定、环境友好的发光材料将有非常重要的意义。此外,通常认为,具有纳米/微米结构的无机功能材料的物理化学性质与其化学组成、尺寸、物相、表面、形状等方面的因素紧密相关。所以合理控制这些因素以得到人们预期的具有优良物理化学性质的材料是当前材料学家研究的热点。本论文以软化学方法,在纳米/微米发光材料的设计合成、形貌控制、形成机理和发光机理等方面进行了一些探索性的研究。
合成了多种形貌、不同尺寸的M5(PO4)3X(M=Ca/Sr；X=OH/F)发光材料。所制备的单分散、尺寸均匀的多功能Sr5(PO4)3OH纳米棒不仅具有缺陷发光性质,而且具有明显的介孔结构。此材料对药物分子具有负载/控释的性质,可用作药物载体,根据发光强度随药物释放量的增加而逐渐恢复到载药前水平的性质,可对药物释放情况进行检测。作为一种新的药物释放体系,具有多孔结构和缺陷荧光性质的Sr5(PO4)3OH纳米棒在药物负载/控释以及疾病诊疗等领域表现出潜在的应用价值。由纳米片构成的三维Sr5(PO4)3OH微球在紫外光激发下具有很强的蓝光发射,荧光效率高达31％。这种材料可以作为新型高效环境友好的蓝光材料。另外,制备了不同形貌的Ca5(PO4)3OH纳/微米晶体(纳米棒、纳米线、刺球、微米花、微米片),其尺寸可以由纳米级变化到微米级,同时研究了其尺寸、形貌与其光性质的关系。
采用醇盐水解法合成了单分散ZrO2球体。研究发现,低温煅烧后的ZrO2样品在365nm紫外光激发下,有很强的可见光发射。通过控制煅烧温度和表面活性剂的加入量,ZrO2样品的发光颜色可以在蓝光-近白光-橙红光区域进行调控。
用甘油和聚乙二醇作为添加剂通过溶胶.凝胶法制备了BPO4-SiO2和BPO4-Al2O3复合材料以及BPO4:Li+发光材料,荧光光谱表明这类材料激发范围较宽(200-400 nm),在紫外光源激发下,合成的样品发出明亮的蓝白光。经研究发现,这类发光材料中存在两种不同的发光中心,可分别归因于碳杂质和氧空位造成的两种缺陷。
通过一种简单的一步合成路线制备了光功能化的介孔CaF2:Ce3+,Tb3+空心球。所得到的尺寸均一、单分散的CaF2:Ce3+,Tb3+空心球具有明显的介孔结构,因此很适合作为药物载体进行药物释放。同时,其良好的绿光发射已基本达到商业粉的强度,且量子效率高达77％,是一种很好的光致发光材料。另外,通过类似的方法制备了SrF2多孔微球,并研究了Ce3+,Tb3+离子和Yb3+,Er3+离子掺杂样品的下转换和上转换发光性质。
在非还原气氛下,溶胶.凝胶法合成了MAl2Si2O8:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)样品,并探讨了其在空气气氛下实现Eu3+→Eu2+转化的反应机理。