铕铽共掺杂纳米氧化锌的荧光可调性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11304025
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A20.凝聚态物理
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

With the assistance of laser hardening technology and the Li-codoping technology, trivalent europium and terbium ions doped ZnO nanocrystals are prepared via the sol-gel route. The key problems on the mismatch between the ionic radii of the rare-earth dopants and the zinc ions can be solved by the following processes: (i) the trivalent europium and terbium ions are mixed thoroughly with the ZnO nuclei in the sol-gel processing; (ii)the trivalent europium and terbium ions are diffused into the ZnO lattices at laser-generated high temperatures to complete the doping process by replacing the zinc ions in the lattices; and (iii) the dopants are trapped in the zinc points when the ZnO lattices are cooled to room temperate at fast cooling rate. The optical properties, the energy diagrams and the energy tranfers of the trivalent europium and terbium ions doped ZnO nanocrystals are investigated, and the rich energy levels of the rare-earth europium and terbium ions can be introduced into the energy band of the ZnO nanocrystals to realize red and green phosphors, respectively, with the features of high effienciency, narrow spectrum and good chromatic quality. Color tunable ZnO nanocrystals from red to green are realized by tuning the molar ratio of the two dopants europium and terbium in ZnO nanocrystals. The results of this project will solve the key problems on the rare-earth doping in the ZnO nanocrystals, and pave the way for color tunable ZnO-based phosphors to gain wide applications in full-color display technologies.
借鉴激光淬火工艺,辅以锂离子掺杂技术,本项目采用溶胶凝胶法使三价稀土铕、铽离子在溶胶凝胶中与氧化锌晶核充分混合,在激光高温加热的条件下使稀土铕、铽离子扩散到氧化锌纳米晶粒里并对锌离子进行替位掺杂,采用激光淬火技术使氧化锌晶格快速收缩以便于将稀土铕和铽离子套牢于锌离子的位置,从而解决三价稀土离子掺杂过程中离子半径不匹配的问题,将稀土铕、铽离子的丰富能级引入到氧化锌纳米晶体中去,制备出谱带窄、色纯度高的氧化锌红色和绿色荧光材料。研究铕、铽掺杂的氧化锌纳米晶体的荧光特性,探索稀土三价铕离子和三价铽离子在氧化锌纳米晶体中的能级图和能量迁移过程。通过控制稀土铕和铽在氧化锌纳米晶体中的掺杂含量使氧化锌的发光颜色在红色与绿色之间随意可调。这项研究将解决氧化锌纳米晶粒在稀土掺杂方面的科学难题,使氧化锌的荧光在整个可见光区具有可调性,为研制氧化锌全色荧光材料提供一种新思路。

结项摘要

稀土离子掺杂氧化锌纳米晶体是一个科学难题。在本项目中,我们研究了铕、铽离子掺杂氧化锌,结果发现铕、铽离子掺杂氧化锌很困难,成功率不高于3%,其主要原因在于铕离子半径(94.7 pm)、铽离子半径(92.3 pm)与氧化锌中锌离子半径(74 pm)严重不匹配。然后,从正反两方面研究了掺锂掺铁氧化锌、掺铕掺镝掺铽铝酸锶(铝酸钡)的光学特性,确认了六角相氧化锌晶体中锌离子半径与稀土离子半径的不匹配是氧化锌难于被稀土掺杂的根本原因。以此为基础,我们将氧化锌与钼酸盐通过高温固相反应制备出具有锌氧六面体和锌氧八面体结构的钼酸锌材料,使锌氧六面体和锌氧八面体中的锌离子半径增大到90 pm左右,从根本上解决了三价稀土离子半径与锌离子半径不匹配的问题。采用上述方案,我们对钼酸锌中的锌氧六面体和锌氧八面体进行铕、铽离子掺杂,分别获得了谱带窄的红色和绿色荧光粉体材料,它们的发光性能稳定,掺杂的成功率接近100%。通过改变铕、铽的摩尔比,实现了铕铽共掺杂的锌氧六面体和锌氧八面体的荧光在红色与绿色之间随意可调。这项研究表明:将氧化锌的锌氧四面体结构改变为锌氧六面体和锌氧八面体的结构,可以从根本上解决三价稀土离子半径与锌离子半径不匹配的问题,从而以近于100%的成功率制备铕、铽掺杂的氧化锌纳米材料,并使其荧光在红光和绿光之间可调。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Blue–green afterglow of BaAl2O4:Dy3+ phosphors
BaAl2O4:Dy3荧光粉的蓝绿余辉
  • DOI:
    10.1016/j.materresbull.2015.11.021
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Materials Research Bulletin
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Qing-lan Ma;Rui Xiong;Xiazhang Li;Yuan Ming Huang
  • 通讯作者:
    Yuan Ming Huang
Instability of the Characteristic Emissions of Dopant Tb in ZnO
ZnO 中掺杂剂 Tb 特征发射的不稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of ELECTRONIC MATERIALS
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Bao-gai Zhai;Qing-lan Ma;Yuan Ming Huang
  • 通讯作者:
    Yuan Ming Huang
Improved photovoltaic performance of dye sensitized solar cell by decorating TiO2 photoanode with Li-doped ZnO nanorods
用Li掺杂ZnO纳米棒修饰TiO2光阳极提高染料敏化太阳能电池的光伏性能
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2015.02.085
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Q.L. Ma;Y.M. Huang
  • 通讯作者:
    Y.M. Huang
Growth of ZnMoO4 nanowires via vapor deposition in air
通过空气中气相沉积生长 ZnMoO4 纳米线
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2016.11.049
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Bao-gai Zhai;Qing-lan Ma;Long Yang;Yuan Ming Huang
  • 通讯作者:
    Yuan Ming Huang
Fractal growth of fern-like ZnO nanoleaves and their photocatalytic activities
蕨类ZnO纳米叶的分形生长及其光催化活性
  • DOI:
    10.1179/1432891715z.0000000002042
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Materials Research Innovations
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Q.L. Ma;J. Huang
  • 通讯作者:
    J. Huang

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其他文献

形貌可控Eu3+ 掺杂氧化钼锌水合物的发光性能
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王家德

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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