基于纳米颗粒自组装分级结构的微米级荧光粉的发光性能的研究

Nano-particles phosphors show many special properties compared with bulk phosphors and it can be applied to photoelectrical devices, biological markers and medical image. But its low flourscence intensity limited by the defects on the surface of nano-particles is an obstacle to its further application. There are several techniques to ehance fluorescence intensity of nano-particles phosphors.Among them the self-assembling technique draws great attention of related researchers. The reason why the fluorescence intensity of nano-particles can be improved by self-asembling is not clear up to now. So the preparation of nano-particles self-assembly with different structure, the relation between the properties and structure of self-assembly becomes one of the research hotspots. Eu3+ and Tb3+ doped rare orthophosphate phosphor have been applied in the field of lighting and display for its higher quantum efficiency. In order to develop the application range of phosphate phosphors, we plan to synthesize LnPO4:Eu3+(Ln=La,Gd) nano-particles self-assembly and to investigate the growth mechanism of self-assembly with defferent structure, the relationship between the self-assembly and fluorescent properties.

纳米荧光粉与块体荧光粉相比有许多特殊性能，又由于其较小的颗粒尺寸而具有应用到光电子器件，生物标示，医学成像等领域的潜在价值。纳米颗粒表面具有较多的缺陷，所以其荧光强度较弱，可以采取一些措施来提高纳米荧光粉的荧光强度。其中将纳米自组装技术运用到纳米无机荧光粉的制备领域中所发现的其具有提高荧光强度的特性，已引起了纳米荧光粉这一领域的研究者的极大兴趣。但是到目前为止，自组装结构体系提高发光强度的原因还不清楚，因此，对于不同结构的纳米自组装体系的合成，其性能和结构之间的关系成为了研究热点之一。Eu3+，Tb3+离子搀杂的稀土正磷酸盐系列荧光粉由于具有较高的量子效率而被成功应用于照明和显示领域，为了进一步开发磷酸盐系列荧光粉的应用范围，本项目计划合成LnPO4:Eu（Ln=La，Gd）纳米颗粒自组装的微米级结构的荧光粉，考察不同结构的自组装体的生长机理，研究不同结构的自组装体与发光性能之间的关系。

纳米荧光粉由于其较小的颗粒尺寸而具有应用到光电子器件，生物技术，医学成像等领域的潜在价值，但是由于纳米颗粒表面具有较多的缺陷，纳米荧光粉的发光强度较弱，这是纳米荧光粉应用上的一大障碍，本项目通过不同的化学制备方法获得不同微观结构的稀土掺杂的纳米荧光粉，通关微观结构的调控，达到改善其荧光特性的目的，例如提高发光强度，优化色纯度，调控发光颜色等。针对Eu3+掺杂正磷酸盐荧光粉，分别采用不同的有机磷源和使用螯合剂调控其形貌，结果表明，有机磷源中碳链的长度的控制着晶粒尺寸，从而得到纳米级和微米级的荧光粉；而螯合剂在在不同酸碱度的溶液中可获得球状或棒状纳米颗粒。针对Sr2P2O7:Eu2+荧光粉，通过调控前期的搅拌温度，以及后期的烧结温度，可分别获得不规则颗粒状、棒状和自组装球状形貌，Mn2+离子的掺杂，也起到了改变其形貌的作用，并且Mn2+离子的掺杂浓度还影响着Mn-Eu之间的能量转移，从而可将此荧光粉的发光颜色从蓝光调整到暖白光区域。此外，作为尝试，还合成了多色荧光粉Sr2Ga2GeO7:Pr3+，通过调节Pr3+浓度，调节该荧光粉的光致发光和余辉发光颜色以及余辉寿命，探讨其在荧光防伪方面的应用。