基于缺陷和Mn2+离子为发光中心的发光材料的制备、性能及应用研究

作     者：李延申 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张翠妙

授予年度：2018年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：锗酸锌 锰离子 发光二氧化硅空心球 缺陷发光 药物载体 

摘      要：发光材料在人们的日常生活起着举足轻重的作用。经过长时间发展,发光材料已经广泛被应用于照明、显示器、光电器件、生物成像、荧光标记等各个方面。本论文通过简单可行的方法制备了两种无机固体发光材料:过渡金属Mn掺杂的ZnGeO发光材料和二氧化硅基缺陷发光材料,并对其物相、结构、形貌、发光性能等进行了详细研究。以HO/EG为溶剂,通过简便的溶剂热法制备了尺寸可调、均匀且分散性良好的一维ZnGeO:Mn荧光粉。在合成过程中,溶剂组分和表面活性剂PEG在确定最终产品的晶相结构,粒径和形貌方面起着重要的作用。由于ZnGeO基质中存在天然缺陷,在紫外光激发下,纯ZnGeO样品显示弱的蓝白光发射。当Zn离子被Mn部分取代时,合成的ZnGeO:Mn样品呈现出强烈的绿光发射,其对应于Mn离子的d-d跃迁(T→A)。此外,我们还利用基于密度泛函理论(DFT)CASTEP对ZnGeO:Mn样品的发光机理进行了详细的研究。合成的ZnGeO:Mn荧光粉在照明、光学显示器和光电子器件等方面具有潜在的应用。通过溶胶-凝胶法和碱性蚀刻法制备了尺寸为300nm左右的缺陷发光介孔二氧化硅空心球。在紫外光激发下,所制备的样品呈现出较强的蓝光发射。此外,SEM、TEM和BET结果显示所制备的材料具有明显的介孔结构和较高的比表面积。细胞毒性测试的实验结果显示该发光空心球具有良好的生物相容性,可用作药物载体。然后以阿霉素为模板药物,利用在酸性条件下可溶解的ZnO纳米粒子作为介孔“开关,运用EDC化学反应将羧基化后的二氧化硅载药体系与ZnO-NH结合起来得到了具有pH控制释放性质的材料,而且随着阿霉素累积释放量的增加,发光空心球的发光强度也增强,根据该现象可以跟踪和检测药物释放情况。这种发光材料在药物控释和疾病诊疗领域有潜在的应用价值。