材料與化學研究所
- 姓名： 尤洪鵬
- 性別： 男
- 職稱： 研究員
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尤洪鵬，中國科學院贛江創新研究院博士生導師。現任中國稀土學會發光專業委員會副主任。承擔科技部973、國家自然基金委、國際合作、科學院、企業等項目。主要從事稀土微納米發光材料的可控合成與特性研究及其應用研發，特別是白光LED發光材料的合成與應用，發展了一系列高性能發光材料的關鍵制備技術，實現了產業化應用，獲得了良好的經濟效益。已在Chem. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Chem. Commun. 等刊物上以第一作者或通訊作者發表SCI論文180多篇，論文被他人正面引用6000多次；獲權發明專利12項；2002年獲吉林省科技進步三等獎1項，2007年獲中國有色金屬工業科學技術獎一等獎1項，2015年度獲中國科學院杰出科技成就獎1項；成果鑒定4項。
簡 歷：
社會任職：
研究組長期以來從事光功能材料的設計、合成、特性和應用研究，特別是在高效稀土發光材料和納米材料的制備、特性與應用方面已經積累了大量的理論知識和實踐經驗，為開展光信息與功能材料的合成和特性研究及其應用奠定了良好的基礎。目前研究側重于微納米材料的可控合成、有序組裝和新型光信息與功能材料的合成與特性研究以及白光LED、LCD、PDP等綠色照明與高端顯示用高效發光材料的設計、合成與應用，研究的相關內容體現在以下幾個方面。
長期以來從事光功能材料的設計、合成、特性和應用研究，在高效稀土發光材料和納米材料的制備、特性與應用方面,開展了大量富有成效的工作，積累了豐富的理論知識和實踐經驗，相關研究為開展光信息與功能材料的合成和特性研究及其應用奠定了良好的基礎。目前研究側重于新型光信息與功能材料的合成與特性研究，特別是白光LED、LCD等綠色照明與高端顯示用高效發光材料的設計、合成與應用以及稀土納米材料的設計與合成、表面功能化及其在生物醫學用的研究。1. 微納米材料的可控合成和光功能特性的研究
納米材料由于其特有的量子尺寸效應、表面效應、小尺寸效應、量子隧道效應等而引起人們的廣泛興趣，材料的粒徑大小、形態、結構與功能特性密切相關。因此，微納米材料的可控合成與有序組裝以及其特性的研究，是目前材料研究領域的重要方向。本研究結合材料的新型制備技術，發展特定形態與結構的微納米材料的可控合成、有序組裝與表面功能化技術，揭示它們的生長機理，獲得具有我國自主知識產權的關鍵制備技術，研究它們的結構、形態、粒徑大小與功能特性之間的規律以及提高性能的有效方法，探索它們在光電子、生物醫學等領域應用的可能性，為微納米材料的合成與產業化生產奠定良好的科學基礎。
我們利用水熱法、離子交換法、模板法等制備技術合成了一些特定形態與結構的稀土微納米材料 (如圖1-13)，研究了它們的功能特性，獲得了制備不同結構與形態材料的有效合成技術，為微納米材料的可控合成與有序組裝積累了大量的理論知識與實踐經驗(詳見相關發表的論文中)。
圖1 低溫下利用離子交換與定性組裝合成稀土摻雜的納米氟化釔鈉上轉換發光材料
圖2 空心Y2O3:Eu球發光材料的制備技術路線圖、SEM圖和光譜特性
圖3 核殼結構的MF@YVO4:Eu發光材料的SEM、SAED圖和激發與發射光譜
圖4 前軀體(a)和800 oC燒后Gd2O2S:Eu3+ (b)的SEM及其發光特性(c)
圖5 空心球YPO4:Eu3+的SEM (a)和TEM (b)以及YVO4:Eu3+的SEM(c)圖
圖6 YF3和GdF3的SEM以及NaYF4:Yb,Er的TEM
圖7 LaVO4和YVO4:Eu的SEM與TEM及其雜志封面
圖8 稀土CePO4花的SEM、TEM、SAED和HRTEM圖
圖9 (La,Ce,Tb)PO4納米線與(La,Ce,Tb)PO4/LaPO4核殼結構的SEM、HRTEM和FFT圖
圖10 不同形態與結構的微/納米稀土化合物的SEM圖
圖11 不同形態與結構的稀土微/納米發光材料的SEM圖
圖12 稀土配合物發光材料1D與3D的SEM圖、結構和顏色可調發光
圖13 稀土配合物發光材料1D與3D的SEM、結構和顏色可調發光
2. 納米材料的應用
納米材料以其自身所具有的特異性能而展示出廣泛的應用前景，它的應用一直是人們廣泛關注的研究課題。本研究在已制備出一系列納米材料的基礎上，探索所獲納米材料在相關領域中的應用。我們所制備的某些納米材料已經被應用于高效發光材料、拋光材料、背投電視、生物醫學等領域。將制備的稀土納米材料已被應用于背投電視，解決了視覺小的關鍵科學問題，獲得了大視角、高亮度的顯示屏(圖14)。UCNPs@Bi@SiO2納米復合材料和多肽修飾Ba2GdF7納米晶應用于生物醫學領域(圖15-16)。
圖14 不同視角下的背投電視照片
圖15 UCNPs@Bi@SiO2納米復合材料及生物醫學應用
圖16多肽修飾Ba2GdF7納米晶用于腫瘤雙模態成像
3. 新型高效發光材料的合成與光譜特性研究
高效發光材料廣泛應用于信息顯示與照明領域(圖17)，它在光電子領域中占有重要地位。新型高效發光材料的探索與發展，是一項具有前瞻性的重要研究課題，它的發現與應用將有力地推動信息顯示與照明產業的發展。因此，相關研究既具有重要的理論意義又具有長遠的商用價值。本研究結合目前國際發光材料的前沿與熱點，設計與合成新型高效白光LED、LCD、PDP等照明、顯示、生物醫學用高效發光材料，研究它們的光譜特性、能量傳遞、基質結構與光譜特性之間的內在規律，發展具有我國自主知識產權新型高效發光材料及其制備技術，探索它們的應用特性，為新型高效發光材料的應用奠定良好的基礎。
圖17 發光材料在不同應用領域的器件
我們通過大量的新材料設計與合成及其光譜特性的研究，獲得了大量的設計與合成發光材料的理論知識與實踐經驗，總結了PDP用熒光粉在真空紫外區基質吸收帶位置的變化規律(圖18)，發展了一系列新型高效的發光材料(圖19-22)，相關研究為新型高效發光材料設計與合成奠定了良好的基礎(詳見相關發表的論文中)。
圖18 真空紫外區基質吸收帶位置的變化規律
圖19 Al2O3-B2O3:Ce,Tb體系高效綠色發光材料的激發與發射光譜和色坐標
圖20 PDP用鋁酸鹽體系高效綠色發光材料的激發與發射光譜、色坐標和相關色域
圖21 白光LED用發光材料的激發與發射光譜、白光LED器件的發射光譜與色坐標變化
圖22 摻雜不同激活離子濃度的白光LED用單基色發光材料的發射光譜與色坐標變化
4. 高效發光材料的制備技術的研究與應用
高效發光材料制備技術的發展和應用將極大地提高人民的生活質量，它對提升我國高技術產業的國際競爭力和稀土資源的高值化與綜合利用具有重要的戰略意義。因此，本研究結合高效發光材料在顯示與照明領域的實際需要，系統地開展高效發光材料制備工藝的探索，發展高效的工業化生產的關鍵制造技術，進而獲得具有我國自主知識產權的新型制備技術并推廣應用于工業化生產。
通過大量的制備工藝研究，獲得了稀土三基色熒光燈、彩色PDP、白光LED、長余輝和上轉換等用高效發光材料的關鍵制備技術并推廣應用(圖23)。近年來，與江蘇博睿光電有限公司合作，解決了藍光芯片激發的白光LED用高效黃色、綠色、紅色發光材料生產過程中存在的關鍵科學與核心技術問題，發展了它們的產業化制備的關鍵技術，實現了產業化應用，獲得了良好的經濟效益。
圖23研發的高效發光材料的照片：1-8 LED (1-3硅酸鹽，4-6鋁鎵酸鹽，7-8氮化物)，9-11 PDP，12-14三基色節能燈，15長余輝，16上轉換。
研究方向：
承擔科研項目情況：
- 1.Langping Dong, Liang Zhang, Yongchao Jia, Yonghui Xu, Shuwen Yin, and Hongpeng You*，ZnGa2yAlyO4:Mn2+,Mn4+ Thermochromic Phosphors: Valence State Control and Optical Temperature Sensing，Inorg. Chem. 2020, 59, 15969-15976
2.Langping Dong, Liang Zhang, Yongchao Jia, Baiqi Shao, Shuang Zhao and Hongpeng You*, Luminescence properties and energy transfer of novel Bi3+ and Mn2+-co-activated Y3Ga5O12 single-component white light-emitting phosphor, J. Mater. Chem. C, 2020,8, 12231-12239
3.Langping Dong, Liang Zhang, Yongchao Jia, Baiqi Shao, Wei Lu, Shuang Zhao, and Hongpeng You*, Enhancing Luminescence and Controlling the Mn Valence State of Gd3Ga5xδAlxy+δO12:yMn Phosphors by the Design of the Garnet Structure, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 7334-7344.
4.Langping Dong, Liang Zhang, Yongchao Jia, Baiqi Shao, Wei Lu？, Shuang Zhao, and Hongpeng You*，Site Occupation and Luminescence of Novel Orange-Red Ca3M2Ge3O12:Mn2+,Mn4+ (M = Al, Ga) Phosphors，ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, 8, 3357-3366.
5.Baiqi Shao, Senwen Yuan,* Shuang Zhao, Langping Dong, Liang Zhang and Hongpeng You*,A structural topotactical transformation synthetic strategy for Y2O2S:Ln3+ micro/nanocrystals with multicolor emissions, J. Mater. Chem. C, 2020,8, 1440-1447
6.Li Kong, Yingying Liu, Langping Dong, Liang Zhang, Lu Qiao,Wensheng Wang, and Hongpeng You*, Enhanced red luminescence in CaAl12O19:Mn4+ via doping Ga3+ for plant growth lighting, Dalton Trans., 2020, 49, 1947–1954
7.Shuang Zhao, Baiqi Shao*, Yang Feng, Senwen Yuan, Langping Dong, Liang Zhang and Hongpeng You*, A novel synthesis of YVO4:Ln3+ (Ln = Eu, Sm, and Dy) porous/hollow submicro-ellipsoids and their luminescence properties, CrystEngComm, 2020,22, 3340-3346
8.Shuang Zhao, Rongrong Tian, Baiqi Shao, Yang Feng, Senwen Yuan,Langping Dong, Liang Zhang, Zhenxin Wang*, and Hongpeng You*, UCNP–Bi2Se3 Upconverting Nanohybrid for Upconversion Luminescence and CT Imaging and Photothermal Therapy, Chem. Eur. J. 2020, 26, 1127 – 1135.
9.Shuang Zhao, Rongrong Tian, Baiqi Shao, Yang Feng, Senwen Yuan, Langping Dong, Liang Zhang, Zhenxin Wang *, and Hongpeng You*, One-pot synthesis of Ln3+-doped porous BiF3@PAA nanospheres for temperature sensing and pH-responsive drug delivery guided by CT imaging, Nanoscale, 2020, 12, 695–702.
10.Langping Dong, Liang Zhang, Yongchao Jia, Baiqi Shao,Wei Lü, Shuang Zhao and Hongpeng You*, Synthesis, luminescence and application of novel europium, cerium and terbium-doped apatitephosphors, CrystEngComm, 2019, 21, 6226–6237.
11.Liang Zhang, Langping Dong, Baiqi Shao, Shuang Zhaoa, and Hongpeng You*, Novel NIR LaGaO3:Cr3+,Ln3+ (Ln = Yb, Nd, Er) phosphors via energy transfer for C–Si-based solar cells, Dalton Trans., 2019, 48, 11460–11468.
12.Xi Zhao, Baiqi Shao, Jie Tang, Xiao Lia, Fangbo Zhang, Cuimiao Zhang, Hongpeng You*, Guang Jia*, Green synthesis and luminescence properties of lanthanide ions doped yttrium oxyfluoride microdiscs, Applied Surface Science 2019, 484, 285–292.
13.Baiqi Shao*, Jiansheng Huo, and Hongpeng You*, Prevailing Strategies to Tune Emission Color of Lanthanide-Activated Phosphors for WLED Applications, Adv. Optical Mater. 2019, 1900319.
14.Langping Dong, Liang Zhang, Wei Lü, Baiqi Shao, Shuang Zhao, and Hongpeng You*, Preparation and photoluminescence of novel La8Ca2(Si4P2O22N2)O2 oxynitride phosphors containing Eu2+/Ce3+/Tb3+ ions, Dalton Trans., 2019, 48, 3028–3037.
15.Shuang Zhao, Rongrong Tian, Baiqi Shao, Yang Feng, Senwen Yuan, Langping Dong,Liang Zhang, Kai Liu, Zhenxin Wang*, and Hongpeng You*, Designing of UCNPs@Bi@SiO2 Hybrid Theranostic Nanoplatforms for Simultaneous Multimodal Imaging and Photothermal Therapy, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 394-402.
16.Yang Feng, Hongda Chen, Baiqi Shao, Shuang Zhao, Zhenxin Wang*, Hongpeng You*, Renal-Clearable Peptide-Functionalized Ba2GdF7 Nanoparticles for Positive Tumor-Targeting Dual-Mode Bioimaging, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(30), 25511-25518.
17.Yang Feng. Baiqi Shao*. Shuang Zhao. Hongpeng You*, Surfactant-free aqueous synthesis of novel Ba3Gd2F12:Ln3+ nanocrystals with luminescence properties, CrystEngComm, 2018, 20(45), 7301-7307.
18.Senwen Yuan, Baiqi Shao, Yang Feng, Shuang Zhao, Jiansheng Huo, Pangping Dong, Hongpeng You, A novel topotactic transformation route towards monodispersed YOF:Ln3+ (Ln = Eu, Tb, Yb/Er, Yb/Tm) microcrystals with multicolor emissions, J. Mater. Chem. C, 2018, 6(34), 9208-9215.
代表論著：
專利申請：
- 1. 新型稀土功能材料基礎研究和應用研究集體，2015年獲中國科學院杰出科技成就獎。
2. 彩色等離子顯示屏（PDP）用熒光粉產業化關鍵技術，2007年獲得中國有色金屬工業科學技術獎一等獎。
3. 等離子體顯示用熒光粉光學參數測試系統，2002年獲吉林省科技進步三等獎。