无机纳米粒子携载稀土离子结构及高分子发光纤维研究

The theoretical internal quantum efficiency of rare earth complexes will be 100% because of their excellent luminescent property. However, poor thermal stability, luminescent quenching at high concentration, and problem between preparation methods and microstucture, which limited their practical uses. The objective of the program is improving the compatibility between luminescent organic/inorganic powder and polymer matrix, putting forward a kind of new strategy that inorganic nanoparticles carrying crystalline organic rare earth complex through carrying effect, in order to build inorganic-organic rare earth hybrid system. At the meanwhile, the research devote on doping the nano powder into polymer spinning solution, that is the second embedding procedure by means of electrospinning technique, achieved the luminescent and stable electrospinning fibers which can emit red or green luminescence under UV light. We believe that it is a significant strategy on organic light emitting diodes(OLED) and solar cell.

有机稀土络合物因其优异的发光性能，理论内量子效率可达100%，但纯有机稀土络合物热稳定性差、高浓度时容易发生浓度自淬灭现象、制备方法与微观结构之间的相容性不匹配等制约了稀土络合物在光物理方面的实际应用。本项目的目标旨在改善无机/有机发光粉体与高分子化合物的相容性问题，提出无机纳米粒子“携载（Carrying-effect）”结晶型有机稀土络合物的方法，即将粒径可控的无机纳米粒子与结晶型有机稀土络合物形成携载型结构，构筑无机基体材料-有机稀土络合物体系，再采用静电纺丝技术（Electrospinning Technique）对已制备好的纳米发光粉体进行“二次”包埋，获得稳定的高分子发光纤维，以期在有机发光二极管（OLED）和太阳能电池上得到应用，这一方法的探索是有意义的。

稀土络合物因稀土元素特殊的4f电子的f-f跃迁和有机配体对一定激发光的高效吸收能力而发射不同波长的强烈荧光，但纯的稀土络合物热稳定性和机械性能不理想而制约了其广泛应用，把稀土络合物封装或吸附到其他基质中，如有机、无机或有机-无机基体材料中，经改性之后的稀土杂化材料仍然保持了原有的荧光性能。本项目主要开展了以下工作：①利用粒径可控的无机纳米粒子与有机稀土络合物形成携载型微观结构的键合机理和结晶形貌研究；②通过溶胶-凝胶法制备了粒径可控的无机纳米粒子携载有机稀土络合物的纳米粉体，在这种结构中，有机稀土络合物在无机纳米粒子表面和内部以晶体颗粒形式分散，纳米粉体在一定波长激发光的照射下，表现出特定稀土离子的特征荧光发射，荧光强度较纯络合物有大幅度提高。③利用静电纺丝技术将所制备的纳米荧光粉体添加到高分子纺丝液中，获得高荧光性能的微/纳米发光纤维、发光薄膜。纳米粉体在纤维中仍以纳米尺度的球形颗粒分散在荧光纤维中，这种分散性使荧光纤维的荧光强度得以提高。高分子发光纤维/薄膜由于其优质的发光性能，在无机-有机发光薄膜，有机发光二级管领域有一定的应用价值。