稀土无机发光材料:电子结构、光学性能和生物应用

目前,稀土无机发光材料在激光、光通讯、平板显示、荧光生物标记和纳米光电子器件等领域具有广泛的应用前景.稀土离子(从Ce到Yb)是一类性能优异的结构和光谱探针,其在不同介质材料中的光学性能主要取决于其局域态的电子结构和激发态动力学.对稀土发光材料开展深入的光学和光电子学基础研究有助于发现新颖的光学性能或开辟新的应用领域.依托研制的低温高分辨激光光谱和上转换量子产率等仪器,本课题组致力于稀土无机发光材料电子结构与性能研究,近年来在发光材料的控制合成、电子结构、光学性能及生物应用等方面取得了系列重要结果.这些研究有望加快实现稀土无机发光材料在生物应用的突破,实现稀土资源的高值利用.     

层状稀土氢氧化物杂化发光材料研究进展

层状稀土氢氧化物(LRHs)是一类具有二维层状结构的新型无机层状功能材料.由于LRHs具有可变的组成、丰富的插层化学行为以及稀土离子特有的荧光性质等优点,因此是一种很有发展潜力的新型发光功能材料.本文综述了层状稀土氢氧化物杂化发光材料的研究进展,探讨了主客体间相互作用对其光物理性质及稳定性的影响,为实现层状稀土氢氧化物杂化发光材料在光学器件领域(LED照明和光纤维等)及生命分析领域的应用提供了重要的理论依据.     

发光稀土配合物的生物功能分子传感研究进展

基于稀土离子独特的电子组态和有机配体的敏化作用,稀土中心发光的配合物具有发光寿命长、发射峰尖锐和Stokes位移大等特点,可在复杂环境中针对特定的分析物进行快速和便捷的检测。稀土配合物与生物功能分子如生命必需分子、疾病标志物分子和药物分子等相互作用引起其光学信息的变化可以实现对生物功能分子的快速传感,在监测生命体的生理状态和公共卫生安全等方面具有重要的意义。本文综述了稀土配合物针对生物功能分子的传感性质研究进展,讨论了设计稀土配合物材料的传感策略,提出了稀土配合物作为生物功能分子先进传感材料的发展建议。     

稀土上转换纳米发光材料研究进展

上转换纳米发光材料(UCNPs)是一种能在长波长光激发下发出短波长光的发光材料.在较多的研究中UCNPs在980 nm红外光激发下,能发出不同颜色的可见光,可以显著提高信噪比,所以UCNPs在三维立体显示、上转换激光器、红外探测、防伪识别、生物检测等诸多领域都具有广阔的应用前景.从稀土上转换纳米发光材料的基质和稀土离子及其光学性能方面概述了近几年稀土上转换纳米发光材料的研究进展.     

含稀土铽(Ⅲ)配合物透明树脂的制备及性能研究

含稀土元素的有机高分子 具有稀土离子独特的光、电、磁特性,又具有有机高分子材料优良的性能,是极具潜在应用价值的功能材料,早在1963年,Wolff和Pressley首次研究以高分子为基质的稀土荧光材料,引起了人们的广泛兴趣,80年代以来,高分子链上直接键合稀土配合物的研究也引起了化学家的注意。Okamoto和李文连等在较高稀土浓度下仍可以制成透明柔韧的薄膜。而由于稀土无机物与树脂的相容性差,难以均匀地分散到树脂中,所以获得发光功能高分子体相材料十分困难,本文首次报道将几种稀土铽（Ⅲ）配合物复合于苯乙烯（St）／甲基丙烯酸（HMA）的共聚体系之中,制备了具有发光功能的透明树脂,对其相关性能进行了研究,考察了稀土元素含量、组分配比等因素对聚合物透明性和发光性能的影响,结果表明：高分子网络给稀土配合物提供了稳定的化学环境,有利于展现其优良的发光性能,同时,稀土配合物赋予了光学树脂新的功能性。     

稀土高新功能材料

在现代科学中,稀土元素在材料科学中的应用,使得材料科学取得了重大进展,出现了一批性能优越的稀土高功能材料,极大地推动了科学的进步和世界经济的发展。本文系统地介绍了稀土元素在高新功能材料中的应用,主要有稀土永磁材料、稀土食氢材料、稀土超志材料、稀土激光材料。２１世纪,稀土功能材料的应用领域将更加广泛。     

含稀土的氟化物玻璃

含稀土的氟化物玻璃具有有意义的光谱性质,它们有从0.25μm到7μm宽的透过范围,在这个范围内可观察到玻璃材料的吸收和发射光谱。用稀土取代的氟化物玻璃的光吸收随所用稀土离子而变化。这些玻璃的转变温度Tg平均为311℃。光学性质如折射率等受稀土取代的影响不明显。     

电化学方法制备稀土材料及稀土在电化学中的应用

电化学方法制备稀土材料及稀土在电化学中的应用①杨绮琴童叶翔（中山大学化学与化学工程学院广州５１０２７５）稀土元素内层４ｆ电子的数目从０向１４个逐个填满,造成它们之间在光学、磁学、电学性能上出现明显差异,衍生出种类繁多的高新材料．我国的稀土资源非常丰...     

聚合物稀土配合物发光材料的合成与性能研究

聚合物稀土配合物兼具稀土离子独特的发光特性和聚合物易加工成型等优点,在平面显示和信息通讯等领域具有巨大的应用潜力,研究开发新型大分子配体以及稀土含量高且荧光强的聚合物稀土配合物材料具有重要意义。本文重点对聚合物稀土配合物发光材料结构设计和合成方法的研究进展进行了综述,并从大分子配体和高分子稀土配合物的结构与发光性能关系...     

近红外稀土荧光在功能材料领域的研究进展

稀土近红外荧光材料具有特征发射峰尖锐、光稳定性好和毒性低等特点。近年来,稀土近红外荧光材料在光纤通讯、激光系统、生物分析传感器及生物成像等方面的应用价值日渐突显,引起了研究者们的极大关注。特别是稀土近红外荧光材料已发展成一种新兴的荧光标记材料,并有希望替代有机染料和量子点应用于生物分析和医学成像。基于稀土近红外发光的荧光探针具有低自荧光背景、宽斯托克斯位移、强抑制光漂白、深层穿透组织和短暂分辨的优势,有潜力成为高灵敏度、高选择性的检测手段。利用稀土离子制备的各种荧光材料,如上转换纳米晶、介孔材料、脂基胶体、离子液体、离子胶体、金属有机框架等,由于荧光敏化机理不同,其近红外荧光性能也各有千秋。然而,稀土近红外荧光的真正挑战仍是提高近红外发光的量子效率。本文结合近红外荧光领域的最新进展,综述了不同的稀土近红外荧光设计思路,介绍了各种近红外稀土荧光功能材料,阐述了稀土离子在近红外荧光功能材料中的优势,并展望了稀土近红外荧光材料的发展前景。     

含钕稀土有机高分子的研究进展

稀土高分子是一类具有许多优异性质和很高应用价值的功能材料 ,其开发和应用前景十分迷人。文章对含钕的稀土有机高分子近几十年来的研究发展情况作了综述     

稀土对牙孢菌的抑菌机理研究

某些稀土盐类及其配合物抑菌性强、抑菌谱广,尤其对生命力极强的芽孢菌有 着更为突出的抑菌效果。本文的研究目的是探索稀土盐类及其配合物对芽孢菌的抑 菌机理;采用生物和化学方法,对芽孢进行破碎及成分的分离,借助电镜细胞化学 技术、红外光谱法、荧光分析法、原子吸收光谱法等检测手段,从分子水平上确定 了稀土离子在芽孢中的结合位点,提出了稀土对芽孢菌的抑菌机理是稀土离子取代 了芽孢内2,6-吡啶二羧酸钙(DPA-Ca~(2+))中Ca~(2+)的结合位点,形成了2,6-吡啶 二羧酸与稀土离子的配合物。     

稀土硫化物的合成及应用研究进展

稀土硫化物作为环保颜料和热电材料被广泛研究和应用,已成为材料科学领域的研究热点之一。目前主要可通过直接合成法、微波法、还原法这三种方法来合成稀土硫化物。总结了稀土硫化物制备方法的研究进展,讨论了其优缺点。同时讨论了一些稀土硫化物的热电性质和作为颜料的应用。结合本课题组在稀土硫化物方面的研究工作,对稀土硫化物的制备方法和应用的发展方向进行了展望。     

稀土催化材料的应用及研究进展

介绍了稀土催化材料在石油化工，化石燃料催化燃烧、机动车尾气的催化净化，有毒有害废气的治理，Cl化工、固体氧化物燃料电池及移动制氢、稀土催化理论研究等方面的应用和研究现状，并就稀土催化材料研究中存在的问题和稀土催化材料的发展进行了思考和展望。     

稀土金属-有机框架在同分异构体传感材料中的应用

基于稀土金属离子独特的电子结构,稀土金属-有机框架的光致发光具有发射峰尖锐、量子产率高和发光寿命长等特点,可应用于针对特定功能化学物种的光学传感材料。稀土金属离子高的配位数和丰富的配位模式,使得稀土金属-有机框架具有结构多样性和可调性,可与不同的化学物种在结构和能级两个方面相匹配,是其具有传感功能的基础。关于同分异构体的识别,尤其是针对同类同分异构体的快速识别,在化工和制药等领域均具有重要的价值。本文综述了稀土金属-有机框架针对具有特定功能同分异构体的传感性质,并讨论了其相关传感机制。     

无机纳米稀土发光材料的制备方法*

无机纳米稀土发光材料作为一种重要的发光材料,由于具有独特的光、电和化学性质,使其在高性能磁体、发光器件、显示、生物标记、光学成像和光学治疗等方面得到了广泛的应用。稀土发光材料的这些性质与材料的尺寸和形状密切相关,近年来研究者已经利用多种合成方法制备了不同形状的纳米稀土发光材料,包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米纤维和纳米片等。本文综述了无机纳米稀土发光材料的几种常用的制备方法,包括水热/溶剂热法、有机/无机前驱体热分解法和超声辅助合成法等,评述了这些方法的优缺点,并结合课题组在无机纳米稀土发光材料制备方面的工作,对无机纳米稀土发光材料制备方法的发展进行了展望。     

从稀土对骨代谢的影响看稀土的药用及安全性

骨骼的正常代谢涉及多种金属离子,随着稀土的应用,通过环境和经由食物链等渠道进入人体内的稀土量也有所增加, 并且在骨组织中相对富集且难排出;由于稀土与钙离子的相似性,它们将干预和调控骨的形成与再造。一方面,稀土被设想可以用来作为治疗骨疾病的药物, 另一方面,它对骨代谢的影响产生负面作用。因此, 稀土的药用和安全性日益成为人们关注的问题。本文回顾了稀土离子对骨代谢影响的研究进展,探讨了其药用和安全性问题, 主要从以下三个方面进行综述: (1)稀土离子对成骨细胞细胞和破骨细胞的分化和功能表达的影响; (2)稀土离子对骨髓基质细胞成骨分化和成脂分化的影响; (3)稀土离子对动物骨矿物相的影响。此外,还指出了该研究领域的不足以及今后应该加强的研究方向。     

稀土金属在不对称催化中的应用:从均相催化到异相催化

稀土金属的配位数较高,可通过容纳大型手性配体,构筑手性环境,催化不对称反应的定向发生,在工业生产特别是制药工程中具有重要应用价值。本文以Henry反应、Mannich反应和Strecker反应为例,总结回顾了稀土金属催化剂在此类反应中的设计思路、性能特点与应用前景,旨在展现稀土金属催化剂兼具融合均相催化与异相催化的优势,不断发展,以满足实际生产需求的过程。     

稀土催化材料的制备、结构及催化性能

稀土催化材料的研究和发展为La和Ce等高丰度轻稀土元素的高质、高效利用提供了有效的途径.稀土元素具有未充满电子的4f轨道和镧系收缩等特征,作为催化剂的活性组分或载体使用时表现出独特的催化性能.本文从稀土氧化物、稀土复合氧化物、稀土-贵金属催化剂、稀土改性多孔催化材料等稀土催化材料出发,重点介绍和讨论了稀土的添加对催化剂的结构、活性和稳定性等的影响,阐述了稀土与过渡金属及氧化物、稀土与贵金属之间的相互作用,及对催化剂催化性能的影响.并对稀土催化材料的研究和发展提出了思考和展望.