稀土掺杂有机/无机复合介孔薄膜的优化制备和全彩色发光机理研究

全彩色发光薄膜不仅是薄膜发光与显示的核心材料，而且在绿色照明、医疗、信息和防伪等领域有着广泛的用途，已经成为发光与显示材料研究的一个热点。如何实现高量子效率的全光谱彩色发光是该类研究中的核心问题。利用稀土掺杂的有机/无机介孔复合材料实现全彩色薄膜发光是解决这个问题的有效途径。本项目拟在研究组前期工作的基础上对封装于介孔中的稀土配合物的全光谱彩色发光机理展开深入的研究；通过对激发/能量传递/发射过程、介孔排列与量子效率的关系、稀土配合物的有序排列对发光效率的影响、不同发光中心之间的相互影响、稀土离子的空间定位对全彩色发光及其效率的影响等问题的深入探讨，从基本动力学过程、材料实现条件和优化制备等方面展开系统的研究，并预期实现如下研究目标：得到介孔中多个激活中心共存体系的激发态运动模型；制备出高亮度长寿命的全彩色发光薄膜和粉体材料；得到此类材料在全彩色薄膜显示器件、白光照明应用中的关键参数。

薄膜型全光谱彩色发光显示器件是信息时代终端显示的重要发展方向。全彩色发光薄膜在薄膜发光、显示与照明领域的应用引人注目，已经成为发光与显示材料研究的一个热点。目前，全世界很多发达国家已经投入大量的人力、物力和财力开展了相关技术的研究。本项目结合无机二氧化硅薄膜突出的机械性能和稀土配合物优异的发光性能，根据二氧化硅介孔薄膜具有有序排列的介孔孔道的特点，针对有机小分子制膜过程中存在的缺点，通过工艺过程简单的旋转涂布法，将高效发光的稀土配合物小分子在纳米量级上封装在稳定性较高的二氧化硅介孔基质中，形成有机/无机纳米复合材料。在介孔复合材料优化制备的基础上，利用稀土离子具有超灵敏跃迁特性和结构探针功能，通过电子显微探测、光谱分析等手段，确定了稀土离子的空间位置。利用光谱分析手段，对激光激发—能量传递—稀土离子发射过程进行了研究，对添加了第二配体的稀土配合物介孔薄膜进行了发光动力学研究；通过研究介孔薄膜中介孔骨架的有序排列与稀土配合物量子效率的关系，确定了有序排列对发光效率的影响；确定了不同发光中心之间的相互影响，获得了不同配体对稀土离子能量传递影响的相关数据；探讨了稀土双掺杂有机/无机纳米复合薄膜中稀土离子微环境与其光学性质间的必然联系。利用荧光光谱、时间分辨光谱、瞬态光谱等光谱分析手段，研究有机/无机复合介相薄膜中双掺杂稀土配合物配体与稀土离子、不同稀土离子之间的能量传递过程。通过数据积累与分析，建立了能量传递模型。本项目在研期间，以本项目为依托，获得国家基金委国际(地区)合作与交流项目资助（61111140393，多功能稀土纳米晶-介孔复合材料发光性质研究 ）；项目在研期间项目负责人获得吉林省科技进步一等奖一项（2010年，第五完成人），国家自然科学奖二等奖（2011年，第四完成人），共发表基金标注论文29篇，申请专利一项。