掺杂Gd3+增强微纳晶材料上转换荧光强度的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61705077
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张玉红
  • 依托单位：
    吉林建筑大学
  • 学科分类：
    F0509.光学和光电子材料
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The study of rare-earth doping upconversion (UC) materials has attracted a great deal of attentions, owing to the important applications in biological tissues. However, there still exists some unresolved key issues on the way to their usage, the enhancement of UC efficiency. To solve the problem, we doped Gd3+/Yb3+/Er3+(Tm3+) ions in fluoride and oxide materials. Based on the UC fluorescence emissions, the pumping power dependence of the UC emissions, luminescence lifetimes and XRD, the UC efficiency, and the structure and morphology of the materials were investigated and discussed. Furthermore, we performed the investigations on UC emission enhancement mechanisms of Er3+(Tm3+), the energy transfer between Er3+(Tm3+) and Gd3+ions. This means, Gd3+ is acting as a reservoir to store energy coming from Er3+(Tm3+). The effects of Gd3+ doping amount on the crystal structure changed the crystal field of Er3+(Tm3+), and improved the upconversion luminescent properties. Moreover, The corresponding upconversion luminescence and UV-enhanced mechanism were investigated and discussed. The research result can provide an opportunity to enhance UV emission.
稀土掺杂上转换荧光材料在生物医学等方面应用受到人们广泛关注，但目前也存在一些关键的问题亟待解决，如上转换荧光效率的增强。为了探索解决此问题的途径，本项目以稀土 Gd3+/Yb3+/Er3+(Tm3+)掺杂的氧化物和氟化物为主要研究对象，通过对样品上转换发射谱、功率曲线、离子相关能级寿命和X射线衍射图谱的测量和分析，研究掺杂Gd3+离子对上转换荧光材料光学性能、上转换效率、结构形貌的影响。探索由于Gd3+离子的掺杂，使得Er3+(Tm3+)上转换发光强度增加的物理机制，证实Gd3+离子与Er3+(Tm3+)离子之间存在能量转换，阐明Gd3+离子能够起到一个能量存储器作用。同时分析Gd3+离子的掺杂对上转换材料形貌的影响与上转换发光强度增加之间的关系。通过本项目的研究，可以明确掺杂Gd3+离子增强上转换发光强度的机理，进一步拓展Gd3+离子的应用，为开发高效率的上转换材料提供新的途径。

结项摘要

稀土上转换发光材料在显示、传感、防伪、生物等领域有着重要的应用，但上转换发光效率普遍较低，制约着几乎其在所有领域的应用，因此提高上转换发光效率十分重要。本项目在体系中引入Gd3+离子，从改变晶格结构和能量传递两方面出发研究其对上转换发光效率的影响。研究结果表明，以氧化物（Y2O3、Lu2O3）和钨酸盐为基质，Er3+/Yb3+(Tm3+/Yb3+)为激活离子体系中，掺入不同浓度的Gd3+离子，Er3+和Tm3+离子的上转换发光效率显著提高，其中BaWO4中Er3+离子的红光辐射增强了6.78倍。BaWO4中的Tm3+离子的蓝光辐射增强了31倍。在ZnWO4:Er3+/Yb3+/Gd3+、CaWO4:Tm3+/Yb3+/Gd3+、BaWO4:Ho3+/Yb3+/Gd3+荧光样品中掺入Gd3+离子后，激活离子的上转换发光强度也显著提高。通过对引入Gd3+离子后对晶体结构，发射光谱，荧光寿命的影响分析，得出在这些体系中，Gd3+离子能够占据基质阳离子的位置，Gd3+离子半径是119.3 pm，与其他阳离子半径不同，因此Gd3+占据阳离子的位置引起晶格收缩（膨胀），使晶面间距增加（减小），造成晶格扭曲；另外一种可能就是Gd3+离子占据晶格间隙的位置。使得稀土Er3+(Tm3+)周围的电子分布密度和局域晶体场对称性发生了变化，因此能够增强Er3+(Tm3+)离子的上转换发光强度。同时，在对发射光谱分析中，我们也观察到了激活离子与Gd3+离子之间存在能量传递现象，利用这一现象可以得到增强紫外辐射。另外，我们也研究了Gd3+离子对激活离子温度传感特性的影响，可见Gd3+离子的掺杂也使得激活离子的测温灵敏度提高。综上所述，本项目的研究成果实现了Gd3+离子掺杂增强激活离子上转换发光效率以及分析出其物理机制，将有助于拓展Gd3+离子在提高上转换材料荧光效率及温度传感性能上的应用。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Yb~(3+)/Er~(3+)/Gd~(3+)掺杂Lu_2O_3、Y_2O_3荧光粉的上转换发光及温度特性
  • DOI：
    10.3788/fgxb20194012.1478
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    发光学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张玉红;刘丹;王婷婷;贾辉;刘航;付作岭
  • 通讯作者：
    付作岭
Investigation on the efficient up-conversion luminescence and temperature sensing properties of the Li+/Er3+/Yb3+: Gd2O3 phosphor
Li /Er3 /Yb3 : Gd2O3 荧光粉高效上转换发光和温度传感特性的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Optik
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Hang Liu;Xin He;Hui Jia;Yuhao Zheng;Renxiang Bai;Yuhong Zhang
  • 通讯作者：
    Yuhong Zhang
新型光伏材料Ag_2ZnGeS(Se)_4的第一性原理研究
  • DOI：
    10.16136/j.joel.2020.03.0417
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    光电子·激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙顶;丁彦妍;张玉红;魏立明;郭秀娟;张力;张立新
  • 通讯作者：
    张立新
KLa(MoO_4)_2 ∶ Yb~(3+),Ho~(3+),Tm~(3+)白光荧光粉的制备及性能研究
  • DOI：
    10.3788/fgxb20173811.1469
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    发光学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张玉红;何蕙羽;刘航;吴芳;王勃
  • 通讯作者：
    王勃
Optical thermometry through infrared excited green upconversion of KLa(MoO4)2:Yb3+/Er3+ phosphor
通过 KLa(MoO4)2:Yb3 /Er3 荧光粉的红外激发绿光上转换进行光学测温
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2018.11.010
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Hang Liu;Chenbin Zuo;Yunhe Liu;Gui Gao;Dan Liu;Tingting Wang;Tingyu Liu;Yuhong Zhang
  • 通讯作者：
    Yuhong Zhang

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

One-pot synthesis of fluorescent 2,4-dialkenylindoles by rhodium-catalyzed dual C–H functionalization
铑催化双C-H功能化一锅法合成荧光2,4-二烯基吲哚
  • DOI：
    10.1039/c6qo00755d
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Org. Chem. Front.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈辉;林聪;熊春华;刘占祥;张玉红
  • 通讯作者：
    张玉红
Cobalt-Catalyzed Aerobic Oxidative C−H/C−H Cross-Coupling of Unactivated Arenes for the Synthesis of Biaryls
钴催化的未活化芳烃有氧氧化 C−H/C−H 交叉偶联用于合成联芳基化合物
  • DOI：
    doi:10.1021/acs.orglett.8b02526
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Org. Lett.
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    吕宁宁;陈铮凯;刘岳;刘占祥;张玉红
  • 通讯作者：
    张玉红
菱铁矿对烃源岩中有机质热解的影响
  • DOI：
    10.19700/j.0379-1726.2019.05.007
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    地球化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张玉红;周世新;李靖;马瑜;李源遽;陈克非;张臣;孙泽祥
  • 通讯作者：
    孙泽祥
亚砜叶立德在 C-H 键活化反应中的应用研究进展
  • DOI：
    doi:10.6023/cjoc202007037
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Chin. J. Org. Chem.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    洪超;蒋希程;于书玲;刘占祥;张玉红
  • 通讯作者：
    张玉红
一种面向不完全标记的文本数据流自适应分类方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    计算机科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张玉红;陈伟;胡学钢
  • 通讯作者：
    胡学钢

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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

        graph TD
          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]
关闭
close
客服二维码