Development of Fluorochromic Inorganic Materials and Their Application to Fluorescence Sensing Systems

荧光变色无机材料的开发及其在荧光传感系统中的应用

基本信息

批准号：
20K05670
负责人：
藤原忍
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

希土類元素を賦活した無機蛍光体材料におけるフルオロクロミズム（FC）の発現に関する研究を、前年度に引き続き、材料設計とプロセス構築の双方の立場から多角的に進めた。すなわち、Ptナノ粒子を担持したY2WO6:Eu3+薄膜では構造制御による応答性の向上に加えて、水素還元による消光後に空気中で熱処理すると発光が回復し繰り返しての使用が可能であることを実証した。BaCeO3:Eu3+では比表面積の大きなナノキューブの合成を試みたが単相試料が得られておらず、新たに薄膜化に取り組んでいる。多孔質Gd2O3:Eu3+粒子では微細構造を制御してCu2+イオンの回収効率を上げることにより、環境浄化機能を有する材料としての新たな提案を行うに至っている。CaTiO3:Pr3+球状マイクロ粒子では粒径および細孔径の制御により、これまで別の合成法で得られていた試料よりも高い酸化還元応答性を達成した。また今年度は、電気化学的測定によるFC現象の機構解明ならびに有機無機ハイブリッド材料におけるFC機能の付与を目指して新たな研究課題をスタートさせた。ここではナノ構造CeO2:Sm3+膜について述べる。電気化学的なFCの発現を調査するためには蛍光体膜を電極上に成膜する必要があり、光学特性の測定に際しては電極も透明でなければならない。そこで透明導電膜をコートしたガラス基板を用いるわけだが、透明導電膜の耐熱温度は500℃程度である。一方、多孔質な蛍光体膜の作製には通常700℃程度の加熱が必要である。本研究ではセリウムとサマリウムを含む前駆体化合物をまず100℃以下の低温で基板上に析出させ、それを500℃以下の温度で加熱してナノ構造CeO2:Sm3+膜を得る手法を考案した。実際に得られた膜を電気化学的に処理したところ、還元による消光と酸化による発光の回復を初めて確認することができた。

继去年的基础上，我们从材料设计和工艺构建的角度，对稀土元素活化无机荧光粉材料的荧光变色（FC）表现进行了多方面的研究。换句话说，负载Pt纳米粒子的Y2WO6:Eu3+薄膜不仅通过结构控制改善了响应，而且证明了通过氢还原淬火后在空气中热处理可以恢复发光，使其可以重复使用。对于BaCeO3:Eu3+，我们尝试合成具有大比表面积的纳米立方体，但我们无法获得单相样品，因此我们目前正在致力于创建薄膜。通过控制多孔Gd2O3:Eu3+颗粒的微观结构并提高Cu2+离子的回收效率，我们提出了作为具有环境净化功能的材料的新方案。通过控制 CaTiO3:Pr3+ 球形微粒的粒径和孔径，我们获得了比之前使用其他合成方法获得的样品更高的氧化还原响应性。此外，今年我们启动了一个新的研究项目，旨在通过电化学测量阐明FC现象的机制，并将FC功能赋予有机-无机杂化材料。在这里，我们将讨论纳米结构的 CeO2:Sm3+ 薄膜。为了研究FC的电化学表达，需要在电极上沉积荧光粉薄膜，并且在测量光学特性时电极也必须是透明的。因此，采用涂覆有透明导电膜的玻璃基板，透明导电膜的耐热性约为500℃。另一方面，制造多孔荧光体膜通常需要加热至约700℃。在这项研究中，我们设计了一种获得纳米结构CeO2:Sm3+薄膜的方法，首先在低于100°C的低温下将含有铈和钐的前体化合物沉积在基底上，然后在低于500°C的温度下加热。当对实际获得的膜进行电化学处理时，首次确认了由于还原引起的猝灭和由于氧化引起的发光恢复。