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【国内论文】浙江师范大学团队针对氧化镓材料的多元化应用最新研究进展

日期：2025-12-11阅读：35

由浙江师范大学的研究团队在学术期刊 Inorganic Chemistry Communications 发布了一篇名为 Progress in gallium oxide phosphors: synthesis, characteristics, and versatile application（氧化镓荧光粉的进展：合成、特性及多元化应用）的文章。

研究方向

本文是一篇全面系统的综述，其研究方向聚焦于将氧化镓材料作为下一代多功能荧光粉基质的潜力挖掘与应用拓展。文章并非聚焦于单一实验，旨在梳理和总结该领域近年来的核心进展。深入解析本征缺陷发光与杂质掺杂发光的物理机制，特别是稀土和过渡金属离子在 Ga₂O₃ 晶格中的能级跃迁行为。将 Ga₂O₃ 荧光粉的应用从传统的照明与显示，拓展到光存储、光学传感以及安全防伪等前沿交叉领域。

背景

发光材料（荧光粉）是将外部能量转化为特定波长光辐射的功能材料。它们是固态照明、平板显示器、医学成像、安全防伪和光通信等现代技术的物质基础。荧光粉通常由基质和激活剂组成。基质材料的物理化学性质直接决定了发光效率、热稳定性以及发光颜色。β-氧化镓（β-Ga₂O₃）作为超宽禁带半导体，在整个可见光甚至紫外（UV）波段都是高度透明的。不会吸收自身的发射光，极大减少了光重吸收损耗。其作为一种氧化物，具有极高的化学稳定性和热稳定性，能够承受高功率激发和恶劣的工作环境。即使不进行掺杂，β-Ga₂O₃ 本身由于内部丰富的点缺陷，也能产生覆盖紫外到蓝绿光波段的自激活发光。

主要内容

本文综述了没食子酸荧光粉领域的最新进展，重点阐述其独特特性与多元应用。研究深入探讨了荧光体的基本作用机制，尤其聚焦于没食子酸盐体系，并评估了开发这些材料的多种合成方法。文章阐述了形态与晶体结构对发光性能的影响，阐明特定结构构型如何提升发光效率。详细介绍了量子产率、热稳定性、寿命和色纯度等关键发光指标，为性能评估与优化提供依据。此外，文章强调了鞣酸盐荧光粉在生物成像、园艺、超级电容器、应力传感、光催化、防伪、LED及热测量等多元领域的应用价值。本文旨在结合最新研究成果与技术进展，为理解鞣酸盐荧光粉技术的现状及其未来潜力提供重要参考。

研究亮点

● 鞣酸盐荧光体基础——探究鞣酸盐基荧光体的结构与光学机制，揭示晶体化学与发光现象的关联。

● 合成与优化——综述多种制备方法（固相法、溶胶-凝胶法、水热法）及其对荧光体性能的影响。

● 核心性能指标——分析量子产率、热稳定性、寿命及色纯度，为提升效率的材料设计提供指导。

● 多元应用场景——聚焦LED照明、生物成像、防伪技术、应力传感及光催化等领域，展现其广泛适用性。

● 未来挑战与机遇——明确研究空白，展望新一代鞣酸盐荧光粉在新兴技术中的发展潜力。

总结

鞣酸盐荧光粉作为多功能发光材料，以其可调谐的发光特性、稳定性以及可适应的晶体结构而著称，在各类科学技术应用中具有重要价值。其合成可通过固相反应、溶胶-凝胶技术、水热法、燃烧法及液相法等途径实现，从而精确调控颗粒形态、结晶度及光学性能。掺杂稀土及过渡金属离子可实现广谱发光，显著提升其在显示技术、照明、生物成像及传感领域的应用价值。

结构层面，具有尖晶石、石榴石及钙钛矿框架的钒酸盐荧光体能提供稳定晶格环境，从而增强发光效率、热稳定性及掺杂剂整合度——这些因素对高性能器件至关重要。稀土掺杂鞣酸盐荧光粉凭借近红外发光特性展现出卓越生物相容性与深层组织穿透力，拓展了其在临床诊断领域的应用。其温度敏感发光特性使其适用于恶劣环境下的非接触式测温。此外，其机械致光特性支持应力传感技术，可用于民用及航空航天工程中的结构健康监测。在园艺领域，该材料能将紫外辐射转化为光合有效辐射，从而促进作物生长。

项目支持

本研究由浙江师范大学提供的资金与基础设施支持。本研究同时获得韩国国家研究基金会（NRF）GLAMP计划资助（RS2024-00444460）。