三维石墨烯基长余辉荧光凝胶的构建及其光电子传递机制研究

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一、项目简介: 本文以CaTiO3:Pr3+红色长余辉发光材料为发光功能元,以聚乙烯醇PVA为基体,通过简单经济的共混法,引入石墨烯RGO和银粒子,制备了红色长余辉柔性薄膜材料CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO和CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO@Ag (如图所示),并运用SEM,XRD、PL等多种分析测试方法,对红色长余辉发光薄膜的结构及光学性能进行了表征与分析。研究表明, CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO和CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO@Ag有机柔性薄膜均体现出CaTiO3:Pr3+的光致发光性能(如图所示),在365nm的激发下,在613nm处有显著荧光峰。和CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO相比,CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO@Ag柔性薄膜中的光电子寿命T1增加了3.5%,T2增加了12. 29%,说明Ag纳米粒子的引入,有利于提高柔性薄膜中光电子的寿命,这可能是源于长寿命电子在CaTiO3:Pr3+和Ag之间的转移。 二、研究创新点与特色 (1)创新了长余辉凝胶材料的设计与构建思路,探究与发展长余辉凝胶材料中的光电子传递机制和光电响应机理。项目研究通过多种物理和化学方法,探究长余辉凝胶材料中的光电子传递过程,阐释其中的光电子传递过程机制和光电响应机理,为长余辉凝胶材料的构建及光电传递路径解读,提供新的设计思路和实验规律借鉴,具有一定的理论研究意义。 (2)目前为止,鲜少有以CaTiO3:Pr3+作为发光功能元,制备有机柔性薄膜材料并研究其光学性能的报道。本项目“三维石墨烯基长余辉荧光凝胶的构建及其光电子传递机制研究”的研究,以聚乙烯醇PVA凝胶作为基体,以CaTiO3:Pr3+作为发光功能元,制备了复合型红色长余辉柔性薄膜材料CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO和CaTiO3:Pr3+@PVA@RGO@Ag,还探索了电子转移介质石墨烯和Ag颗粒的引入对红色长余辉有机柔性薄膜材料发光性能的影响,依据实验研究结果,初步阐释了其中的光电子传递机制。研究具有创新性和新颖性,对同类研究有一定的启示作用。 (3)有效抑制了石墨烯片层结构组装形成三维网络凝胶结构过程中的自发堆叠。目前的研究表明,在石墨烯由单层结构组装成为三维网络结构的过程中,石墨烯片层间的相互堆叠是不可避免的。项目研究借鉴国内外先进研究成果,拟通过自组装和共组装方法,通过在三维石墨烯的网络结构中引入共轭分子来抑制石墨烯片层结构组装形成三维网络凝胶结构过程中的自发堆叠,构建了具丰富活性位点和高比表面积的三维石墨烯凝胶材料。