稀土离子掺杂卤磷灰石结构可逆光致变色材料的合成、变色性能调控及机理研究
批准号:
21671045
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
胡义华
依托单位:
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
居桂方、王小涓、刘美希、金亚洪、张绍安、薛飞洪、吕洋、张祺、范刘敏
中文摘要
无机光致变色材料由于其独特的光敏特性,在可读写信息储存、传感器、分子开关、光调制等众多民用和国防领域具有非常大的潜在应用前景。本项目以卤磷灰石结构化合物为基质,拟通过稀土离子的掺杂,寻找性能优异的可逆光致变色新材料。通过改变稀土离子的掺杂种类、置换基质中的元素或调节各元素比例改变稀土离子所处晶场环境从而实现光致变色颜色的多样性和可控性。通过其他稀土离子共掺杂实现光致变色程度的可调性。本项目将系统开展合成条件、微观形态,晶场强度对光致变色性能影响的探讨; 通过热释光技术探索陷阱的分布和深度以及使用电子自旋共振技术研究陷阱的种类和形成。揭示晶体结构、陷阱状态与光致变色性能的关系, 结合理论计算,探索光致变色机理, 为进一步开发新型光致变色材料提供规律性指导, 并最终开发出性能优异具有实用价值的无机光致变色材料。
英文摘要
Inorganic compound based photochromic materials have great and promising potential applicationsins in various fields extending from civil use to national defense, such as erasable optical memory media, sensors, molecular switcher and optical modulation,etc. The current proposal aims to prepare the rare earth ions doped halogen apatite based reversible photochromism materials with excellent photochromic performance. The color variety and controllability are achieved via changing the doped rare earth ions, adjusting the stoichiometry of the matrix or substituting some anions/cations which can tune the crystal strength. Meanwile,the photochromism degree can be adjusted through the co-doping of other rare earth ions into host. On the view of technique, we systematically optimize the synthesis methods, investigate effects of the micro-morphology and crystal field on the photochromism properties. On the view of mechanism, we use thermoluminescence technique to expore the traps depths and distribution. electron spin resonance is employed to reveal the formation and types of the traps.Then,we can revel the relationship between crystal structure,trap states between the photochromism properties. A reasonable photochromism mechanism will be proposed based on the combination of experimental results and theory calculations, which can provide a valuable guide to the futher preparation and study on inorganic photochromic materials. As a result, one or more desirable photochromic materials with great potential applications can be developed.
无机光致变色材料由于其独特的光敏特性,在可读写信息储存、传感器、光开关、光调制等领域具有较大地潜在应用前景。新型无机光致变色材料合成、变色机理及应用是物理、化学和材料诸领域共同感兴趣的研究课题。本项目用四年时间开展了稀土离子掺杂氟磷灰石结构可逆光致变色材料的合成、变色性能调控及机理的研究工作,获得了一系列进展及成果,圆满完成了预定研究目标。四年来,我们通过高温固相法合成了Sr3GdLi(PO4)3F:Eu2+,Sr5(PO4)3F:Eu2+,Ca2Ba3(PO4)3F:Eu2+,Sr3YLi(PO4)3F:Eu2+, Ln3+(Ln=Ho, Nd, Sm, Dy, Er, Gd, La, Lu, Pr, Tb, Tm, Yb, Ce),Sr3Ca2(PO4)3F:Eu2+, Ln3+ (Ln=La, Y, Gd, Lu)和M5(PO4)3F:Eu2+ (A=Ca, Sr, Ba)等10多种具有潜在应用价值的氟磷灰石结构光致变色材料,得到了合成这些材料的优化技术路线.通过改变稀土离子元素的掺杂种类、调节基质中各组分以及比例,研究了这些因素引起材料内部晶场和晶格缺陷的变化,对光致变色性能的影响,给出了这些材料光致变色产生的机理。我们使用合成的材料,在光调制、光测温和图像存储方面进行应用实验,结果表明它们具有较好地应用前景。. 在项目执行期间,在本课题资助下,我们在国际刊物发表论文16 篇,获得国家发明专利授权7项;培养研究生16名,其中博士生6名,硕士生10名;3名博士研究生获得博士学位,6名硕士研究生获得硕士学位。
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Design and control of the coloration degree for photochromic Sr3GdNa(PO4)(3)F:Eu2+ via traps modulation by Ln(3+) (Ln=Y, La-Sm, Tb-Lu) co-doping
Ln(3)(Ln=Y、La-Sm、Tb-Lu)共掺杂陷阱调制光致变色Sr3GdNa(PO4)(3)F:Eu2的设计和着色度控制
DOI:
10.1016/j.snb.2017.01.129
发表时间:
2017
期刊:
SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
影响因子:
8.4
作者:
[金亚洪, 吕洋, 王传龙, 居桂芳, 吴浩怡, 胡义华]
通讯作者:
胡义华
Energy transfer and tunable luminescence properties in Y3Al2Ga3O12: Tb3+, Eu3+ phosphors
Y3Al2Ga3O12: Tb3、Eu3 荧光粉的能量转移和可调发光特性
DOI:
10.1016/j.jallcom.2019.02.154
发表时间:
2019-05-30
期刊:
JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:
6.2
作者:
[Li, Zhenzhang, Zhong, Biliang, Hu, Yihua]
通讯作者:
Hu, Yihua
Sr3GdLi(PO4)(3)F:Eu2+, Mn2+: A tunable blue-white color emitting phosphor via energy transfer for near-UV white LEDs
Sr3GdLi(PO4)(3)F:Eu2 , Mn2 :一种可调谐蓝白光荧光粉,通过能量转移用于近紫外白光 LED
DOI:
10.1016/j.ceramint.2017.04.015
发表时间:
2017
期刊:
CERAMICS INTERNATIONAL
影响因子:
5.2
作者:
[吕洋, 金亚洪, 张绍安, 王传龙, 居桂芳, 薛飞洪, 何苗, 胡义华]
通讯作者:
胡义华
Li5Zn8Ga5Ge9O36: Cr3 , Ti4 : A Long Persistent Phosphor Excited in a Wide Spectral Region from UV to Red Light for Reproducible Imaging through Biological Tissue
Li5Zn8Ga5Ge9O36: Cr3 , Ti4 :在从紫外光到红光的宽光谱区域中激发的长余辉荧光粉,可通过生物组织进行可重复成像
DOI:
10.1002/asia.201900158
发表时间:
2019
期刊:
Chemistry-An Asian Journal
影响因子:
4.1
作者:
[Zhou Xinquan, Ju Guifang, Dai Tiansong, Li Yang, Wu Haoyi, Jin Yahong, Hu Yihua]
通讯作者:
Hu Yihua
Investigation of reversible photoluminescence switching driven by colorless-purple photochromism in Sr5(PO4)3F:Eu2+ for optical storage applications
研究用于光存储应用的 Sr5(PO4)3F:Eu2 中无色紫色光致变色驱动的可逆光致发光开关
DOI:
10.1016/j.jallcom.2018.04.271
发表时间:
2018-07
期刊:
Journal Alloys and Compounds,
影响因子:
--
作者:
[吕洋, 金亚洪, 吴浩怡, 王传龙, 居桂芳, 陈丽, 胡义华]
通讯作者:
胡义华
共 16 条
基于电子俘获材料多维陷阱设计和调控实现光信息多级写入-读取的研究
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批准号:51972065
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:胡义华
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依托单位:
基于离子掺杂钙钛矿化合物新型长余辉材料的探索
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批准号:21471038
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项目类别:面上项目
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资助金额:96.0万元
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批准年份:2014
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负责人:胡义华
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依托单位:
基于磷灰石基质的新型发光材料的制备、发光特性及机理研究
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批准号:21271049
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2012
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负责人:胡义华
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依托单位:
基于硅酸盐基质稀土掺杂的新型长余辉材料制备、特性及机理研究
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批准号:21071034
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2010
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负责人:胡义华
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依托单位:
高亮度长余辉铝酸锶纳米线阵列的合成与发光性能研究
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批准号:20671022
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2006
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负责人:胡义华
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依托单位:
金属离子-有机分子团簇的形成过程、机理和光诱导反应
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批准号:20471018
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2004
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负责人:胡义华
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依托单位:
原子团簇形成过程、机理及谱学研究
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批准号:20171014
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项目类别:面上项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2001
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负责人:胡义华
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依托单位:
国内基金
海外基金