稀土掺杂高居里点铁电陶瓷的上转换发光及温度传感性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51802164
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Owing to the unique optical properties, rare-earth doped upconversion materials (UM) exhibit extensive applications in laser technology, temperature sensor, optical communications, optical data storage and display, etc. Recently, as a new type of the promising UMs, rare earth doped upconverted ferroelectrics have attracted much attentions because of their excellent luminescent properties and the great importance in the optical-electrical integration devices. However, recent studies on upconverted ferroelectrics many restricted in the lower.temperature range, e.g. ambient room temperature, because of the decrease luminescent properties with uncertain factors of the structure evolution at high temperature. Hence, we propose to study on high temperature upconversion of rare earth doped ferroelectric ceramics with high Curie point. The major part of the proposal is studying high-temperature luminescence properties that affected by the.preparation technology, defect and phonon energy of structure and etc. Furthermore, we also study that how to fabricate the up-converted ferroelectrics with high qualities and improve the luminescent performance at high temperature. The ultimate goal of this project is to develop new ferroelectrics that process excellent upconversion luminescence with the excellent temperature sensing ability.in a wide temperature range. We envisage that this project will not only exploit the application fields of ferroelectric ceramics, but also further promote the development of the high temperature sensors from both on the experimental data and the proposed theory based on the studies on the upconverted high Tc ferroelectrics.
稀土掺杂上转换发光材料具有独特的光学性能,其在激光技术、温度传感器、光纤通信技术、光信息存储和显示等领域有极大的应用价值。近年来,稀土掺杂的上转换铁电材料由于具有良好的发光性能和铁电发光多功能性而备受关注。然而,受限于高温产生的相结构改变所导致发光性能减弱,高温下的上转换发光及温度传感性能研究相对滞后。本项目以稀土掺杂高居里点(Tc>600℃)铁电陶瓷为研究对象,在宽温度范围实现相结构的稳定,研究同相结构中的掺杂离子、制备工艺、缺陷和声子能等对上转换发光过程的影响及规律;同时研究高性能发光铁电陶瓷材料的制备方法和工艺,开发出更宽温度范围(-100℃-400℃),特别是高温(100℃-400℃)下,具有良好上转换发光及温度传感性能的铁电陶瓷材料。该目标的实现将拓展铁电陶瓷的应用领域,实现宽温度范围和高温下优良的上转换发光及温度传感,为开发宽温度范围的温度传感器奠定基础。

结项摘要

稀土掺杂的上转换铁电材料由于具有良好的发光性能和在光电集成器件中的潜在应用而备受关注。然而,受限于高温产生的相结构改变所导致发光性能减弱,高温下的上转换发光及温度传感性能研究相对滞后。本课题我们利用具有上转换发光特性的稀土离子(Er,Er/Yb等)引入到高居里点铁电陶瓷材料(Bi4Ti3O12、Na0.5Bi4.5Ti4O15、Na0.5Bi8.5Ti7O27、Na0.5Bi2.5Ta2O9、M0.5Bi2.5Nb2O9(M=Li, Na, K)等)中,在宽温度范围(-100℃-400℃)内实现相结构的稳定,通过控制材料结构或离子掺杂的浓度能够有效调控材料的温度传感特性。尤其在探索改善温度传感特性研究的过程中,发现光致变色效应能够进一步增强材料的温度传感特性,揭示了光致变色效应对温度传感性能影响的机制,为进一步提高无机材料的温度传感性能提供了一个新的策略和方法,探索出一条新的研究思路。并得到2种具备宽温度范围,尤其是高温下上转换发光及温度传感性能良好的材料。从而拓展铁电陶瓷的应用领域,也为上转换发光材料的更广泛应用提供材料基础和理论支持。相关的研究结果发表在国际主流期刊Advanced Optical Materials,Chemical Engineering Journal,Journal of Materials Chemistry C等11篇,申请国家发明专利1项,培养硕士研究生3名。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Fast self-bleaching Nb2O5-based photochromics for high security dynamic anti-counterfeiting and optical storage applications
用于高安全性动态防伪和光存储应用的快速自漂白 Nb2O5 光致变色材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Peng Li;Zhen Zhang;Xueyun Gao;Haiqin Sun;Dengfeng Peng;Hua Zou;Qiwei Zhang;Xihong Hao
  • 通讯作者:
    Xihong Hao
Achieving multicolor emission readout and tunable photoswitching via multiplexing of dual lanthanides in ferroelectric oxides
通过铁电氧化物中双镧系元素的复用实现多色发射读出和可调光开关
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Sun Haiqin;Li Xuefeng;Zhu Yan;Wang Xusheng;Zhang Qiwei;Hao Xihong
  • 通讯作者:
    Hao Xihong
Reversible up-conversion emission and photo-switching properties in Er doped (K,Na)NbO3 ferroelectrics
Er 掺杂 (K,Na)NbO3 铁电体的可逆上转换发射和光开关特性
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2018.11.017
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Liu Jian;Zhang Yao;Sun Haiqin;Zhang Qiwei;Wang Xusheng;Hao Xihong
  • 通讯作者:
    Hao Xihong
Site‐Selective Occupancy of Eu 2+ toward High Luminescence Switching Contrast in BaMgSiO 4 ‐Based Photochromic Materials
BaMgSiO 4 基光致变色材料中Eu 2 的位点选择性占据以实现高发光切换对比度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced Optical Materials
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Yan Zhu;Haiqin Sun;Qinan Jia;Lili Guan;Dengfeng Peng;Qiwei Zhang;Xihong Hao
  • 通讯作者:
    Xihong Hao
Optical temperature sensing and luminescent switching properties in Pr/Er-doped (K0.5Na0.5)NbO3 materials
Pr/Er 掺杂 (K0.5Na0.5)NbO3 材料的光学温度传感和发光开关特性
  • DOI:
    10.1111/jace.17010
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhu Yan;Li Xuefeng;Guo Zizhong;Sun Haiqin;Zhang Qiwei;Hao Xihong
  • 通讯作者:
    Hao Xihong

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其他文献

Oxide up-conversion light-emitting material of perovskite structure and preparation method thereof
钙钛矿结构氧化物上转换发光材料及其制备方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011-05-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐棉棉;孙海勤;彭登峰;李艳霞;王旭升
  • 通讯作者:
    王旭升

其他文献

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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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