发光稀土硅酸盐微孔晶体材料的合成、结构及性质研究

无机微孔晶体材料在工业催化、吸附、分离以及高新技术先进材料领域具有广阔的应用前景。含稀土元素的硅酸盐微孔化合物由于其高的热稳定性、均匀的孔道及可调控的发光等特性而具有重要的实际应用。本项目拟在水热条件下，将计量比的稀土元素，如Ce，Nd，Tb，Eu等引入到硅酸盐微孔骨架中，合成与制备出新颖的发光稀土硅酸盐微孔晶体材料，系统地研究其结构与发光特性，并利用稀土的荧光探针作用研究微孔晶体的骨架结构，进一步研究其离子交换、离子电导、磁学以及催化等性能，致力于开发一批具有独特结构和优异性能的新型稀土硅酸盐微孔晶体材料。

无机微孔晶体材料在工业催化、吸附、分离以及高新技术先进材料领域具有广阔的应用前景。含稀土元素的硅酸盐微孔化合物由于其高的热稳定性、均匀的孔道及可调控的发光等特性而具有重要的实际应用。本项目主要围绕中温水热和高温高压下新型发光稀土硅（锗）酸盐微孔晶体材料的合成、结构及性质开展研究。将计量比的稀土元素，如Ce，Nd，Tb，Eu 等引入到硅酸盐微孔骨架中，合成与制备出新颖的发光稀土硅酸盐微孔晶体材料，系统地研究其结构与发光特性，开发一批具有独特结构和优异性能的新型稀土硅酸盐微孔晶体材料。主要研究成果包括：中温水热条件下，首次合成出两种新颖的环硅酸盐：含Ce4+的CeSiO-CJ11A和Ce4+/Ti4+共掺的CeTiSiO-CJ11B，以及系列同构的稀土硅酸盐LnSiO-CJ3（Ln = Eu, Tb, Gd, Sm)。表面光电压和瞬态光电压研究表明CeTiSiO-CJ11B 是n型半导体并且展示了缓慢的光生电荷的复合过程；中温水热条件下，浓凝胶体系中合成了系列同构的稀土锗酸盐TbGeO-JU-87, Tb0.88Eu0.12GeO-JU-87, Tb0.67Eu0.33GeO-JU-87, EuGeO-JU-87。TbGeO-JU-87 和EuGeO-JU-87 分别展现出Tb3+和Eu3+的特征发光，而Tb0.88Eu0.12GeO-JU-87 和Tb0.67Eu0.33GeO-JU-87存在效率较高的Tb3+-Eu3+能量传递；在高温高压水热条件下，合成出了三种具有不同结构的稀土硅酸盐无机微孔化合物GdSiO-CJ7，TbSiO-CJ8和DySiO-CJ9。其中，GdSiO-CJ7具有沿[010]和[001]方向的10元环孔道；TbSiO-CJ8具有沿[100]和[010]方向的8元环孔道；DySiO-CJ9是一个具有6元环的三维硅酸盐阴离子骨架；利用原位高压荧光光谱和同步辐射X射线衍射对稀土锗酸盐NaEu3(GeO4)2(OH)2和NaEuGeO4进行了压力诱导相变和发光性质变化研究，结果表明NaEu3(GeO4)2(OH)2在高压条件下具有较为稳定的发光性质，NaEuGeO4的结构和荧光性质在高压下经历了一个完全可逆的变化过程。