耐紫外辐照的高效稀土铕配合物发光材料的研究

Lanthanide compounds are the subject of intensive research efforts in view of their unique optical properties. After several decades' rapid development, the application of rare earth based luminescent materials covers uses in conjunction with light emitting diodes (LED), flat panel plasma display, and fluorescent lamps and so on. Since the extremely low absorption coefficients of f-f transitions prevents efficient direct excitation,suitable sensitizing ligands playing the role of antennae are required to efficiently populate the 4f excited states. Nowadays, one of the growing challenges in the design of lanthanide luminescent complexes is to improve the photostability under UV irradiation.With the effort to obtain excellent europium complexes-based photoluminescent materials with good photostability we plan to design and synthesize a series of ligands with different energy levels of the lowest excited states. The investigation on the intrinsic relationship between structures and properties will be also completed by using modern optical physics technology and theory calculation. These results will provide the fundamental data and be helpful for obtaining a new generation of photoluminescent materials, thus opening exciting new directions in luminescent materials science and related technologies.

稀土发光材料经过近数十年的快速发展，己成为照明、电子信息等产业中不可或缺的基础材料。稀土发光材料根据组成可分为稀土无机发光材料和稀土有机配合物发光材料。其中，稀土无机发光材料占据市场主导地位。与稀土有机配合物发光材料相比，无机发光材料光吸收较弱，相同条件下荧光粉用量大。而稀土配合物中有机配体的摩尔消光系数较大，因此，优异的配合物能够具有很好的发光强度。但是，稀土配合物发光材料一直未能在照明和显示领域得到应用。其主要的原因是具有优异发光性能的稀土配合物在紫外辐照下稳定性较差。本项目拟以发红光的稀土铕配合物为研究对象，通过紫外耐受性实验及材料分子结构分析，探讨影响配合物稳定性的根本原因；借助现代光物理手段，结合理论计算，进一步进行材料结构设计，合成兼具优异光致发光品质和良好紫外耐受性的稀土铕配合物发光材料，为实现稀土资源的高值利用做出应有的努力。

稀土发光材料根据组成可分为稀土无机发光材料和稀土有机配合物发光材料。其中，稀土无机发光材料占据市场主导地位。与稀土有机配合物发光材料相比，无机发光材料光吸收较弱，相同条件下荧光粉用量大。而稀土配合物中有机配体的摩尔消光系数较大，因此，优异的配合物能够具有很好的发光强度,能够更高值化利用稀土资源。但是，稀土配合物发光材料一直未能在照明和显示领域得到应用。其主要的原因是具有优异发光性能的稀土配合物在紫外辐照下稳定性较差。本项目严格依照研究计划，以发红光的稀土铕配合物为研究对象，通过紫外耐受性实验及材料分子结构分析，探讨影响配合物稳定性的根本原因；借助现代光物理手段，结合理论计算，进一步进行材料结构设计，合成兼具优异光致发光品质和良好紫外耐受性的稀土铕配合物发光材料。通过以上研究，我们在解决稀土配合物发光材料的稳定性方面取得重大突破，获得了系列具有自主知识产权的新型发光材料。该类材料具有量子产率高（最高高达91%）、光/热耐受性好（热分解温度高达450摄氏度，户外老化1.5年未见明显降解）等特点，在照明、显示、光伏和现代农业等领域具有巨大的应用前景。产业化方面工作业已开展，优化了部分材料的合成及提纯工艺，完成百公斤级的中试制备。国内多家农膜企业应用我们稀土配合物作为转光材料所生产的数百吨农用转光膜已经在农田试用,其增产及对农产品品质的提升效果得到农户的认可。