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材料与化学研究所

  • 姓名： 尤洪鹏
  • 性别： 男
  • 职称： 研究员
  • 职务： 
  • 学历： 
  • 电话： 
  • 传真： 
  • 电子邮件： hpyou@gia.cas.cn
  • 所属部门： 
  • 通讯地址： 

    简　　历：

  •        尤洪鹏，中国科学院赣江创新研究院博士生导师。现任中国稀土学会发光专业委员会副主任。承担科技部973、国家自然基金委、国际合作、科学院、企业等项目。主要从事稀土微纳米发光材料的可控合成与特性研究及其应用研发，特别是白光LED发光材料的合成与应用，发展了一系列高性能发光材料的关键制备技术，实现了产业化应用，获得了良好的经济效益。已在Chem. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Chem. Commun. 等刊物上以第一作者或通讯作者发表SCI论文180多篇，论文被他人正面引用6000多次；获权发明专利12项；2002年获吉林省科技进步三等奖1项，2007年获中国有色金属工业科学技术奖一等奖1项，2015年度获中国科学院杰出科技成就奖1项；成果鉴定4项。

    社会任职：

  •  

    研究方向：

  • 　　研究组长期以来从事光功能材料的设计、合成、特性和应用研究，特别是在高效稀土发光材料和纳米材料的制备、特性与应用方面已经积累了大量的理论知识和实践经验，为开展光信息与功能材料的合成和特性研究及其应用奠定了良好的基础。目前研究侧重于微纳米材料的可控合成、有序组装和新型光信息与功能材料的合成与特性研究以及白光LED、LCD、PDP等绿色照明与高端显示用高效发光材料的设计、合成与应用，研究的相关内容体现在以下几个方面。

    　　长期以来从事光功能材料的设计、合成、特性和应用研究，在高效稀土发光材料和纳米材料的制备、特性与应用方面,开展了大量富有成效的工作，积累了丰富的理论知识和实践经验，相关研究为开展光信息与功能材料的合成和特性研究及其应用奠定了良好的基础。目前研究侧重于新型光信息与功能材料的合成与特性研究，特别是白光LED、LCD等绿色照明与高端显示用高效发光材料的设计、合成与应用以及稀土纳米材料的设计与合成、表面功能化及其在生物医学用的研究。

    　　1. 微纳米材料的可控合成和光功能特性的研究

    　　纳米材料由于其特有的量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应、量子隧道效应等而引起人们的广泛兴趣，材料的粒径大小、形态、结构与功能特性密切相关。因此，微纳米材料的可控合成与有序组装以及其特性的研究，是目前材料研究领域的重要方向。本研究结合材料的新型制备技术，发展特定形态与结构的微纳米材料的可控合成、有序组装与表面功能化技术，揭示它们的生长机理，获得具有我国自主知识产权的关键制备技术，研究它们的结构、形态、粒径大小与功能特性之间的规律以及提高性能的有效方法，探索它们在光电子、生物医学等领域应用的可能性，为微纳米材料的合成与产业化生产奠定良好的科学基础。

    　　我们利用水热法、离子交换法、模板法等制备技术合成了一些特定形态与结构的稀土微纳米材料 (如图1-13)，研究了它们的功能特性，获得了制备不同结构与形态材料的有效合成技术，为微纳米材料的可控合成与有序组装积累了大量的理论知识与实践经验(详见相关发表的论文中)。

    　　 

    　　图1 低温下利用离子交换与定性组装合成稀土掺杂的纳米氟化钇钠上转换发光材料

    　　 

    　　图2 空心Y2O3:Eu球发光材料的制备技术路线图、SEM图和光谱特性

    　　 

    　　图3 核壳结构的MF@YVO4:Eu发光材料的SEM、SAED图和激发与发射光谱

    　　 

    　　图4 前躯体(a)和800 oC烧后Gd2O2S:Eu3+ (b)的SEM及其发光特性(c)

    　　 

    　　图5 空心球YPO4:Eu3+的SEM (a)和TEM (b)以及YVO4:Eu3+的SEM(c)图

    　　 

    　　图6 YF3和GdF3的SEM以及NaYF4:Yb,Er的TEM

    　　 

    　　图7 LaVO4和YVO4:Eu的SEM与TEM及其杂志封面

    　　 

    　　图8 稀土CePO4花的SEM、TEM、SAED和HRTEM图

    　　 

    　　图9 (La,Ce,Tb)PO4纳米线与(La,Ce,Tb)PO4/LaPO4核壳结构的SEM、HRTEM和FFT图

    　　 

    　　图10 不同形态与结构的微/纳米稀土化合物的SEM图

    　　 

    　　图11 不同形态与结构的稀土微/纳米发光材料的SEM图

    　　 

    　　图12 稀土配合物发光材料1D与3D的SEM图、结构和颜色可调发光

    　　 

    　　图13 稀土配合物发光材料1D与3D的SEM、结构和颜色可调发光

    　　2. 纳米材料的应用

    　　纳米材料以其自身所具有的特异性能而展示出广泛的应用前景，它的应用一直是人们广泛关注的研究课题。本研究在已制备出一系列纳米材料的基础上，探索所获纳米材料在相关领域中的应用。我们所制备的某些纳米材料已经被应用于高效发光材料、抛光材料、背投电视、生物医学等领域。将制备的稀土纳米材料已被应用于背投电视，解决了视觉小的关键科学问题，获得了大视角、高亮度的显示屏(图14)。UCNPs@Bi@SiO2纳米复合材料和多肽修饰Ba2GdF7纳米晶应用于生物医学领域(图15-16)。

    　　 

    　　图14 不同视角下的背投电视照片

    　　 

    　　图15 UCNPs@Bi@SiO2纳米复合材料及生物医学应用

    　　 

    　　图16多肽修饰Ba2GdF7纳米晶用于肿瘤双模态成像

    　　3. 新型高效发光材料的合成与光谱特性研究

    　　高效发光材料广泛应用于信息显示与照明领域(图17)，它在光电子领域中占有重要地位。新型高效发光材料的探索与发展，是一项具有前瞻性的重要研究课题，它的发现与应用将有力地推动信息显示与照明产业的发展。因此，相关研究既具有重要的理论意义又具有长远的商用价值。本研究结合目前国际发光材料的前沿与热点，设计与合成新型高效白光LED、LCD、PDP等照明、显示、生物医学用高效发光材料，研究它们的光谱特性、能量传递、基质结构与光谱特性之间的内在规律，发展具有我国自主知识产权新型高效发光材料及其制备技术，探索它们的应用特性，为新型高效发光材料的应用奠定良好的基础。

    　　 

    　　图17 发光材料在不同应用领域的器件

    　　我们通过大量的新材料设计与合成及其光谱特性的研究，获得了大量的设计与合成发光材料的理论知识与实践经验，总结了PDP用荧光粉在真空紫外区基质吸收带位置的变化规律(图18)，发展了一系列新型高效的发光材料(图19-22)，相关研究为新型高效发光材料设计与合成奠定了良好的基础(详见相关发表的论文中)。

    　　 

    　　图18 真空紫外区基质吸收带位置的变化规律

    　　 

    　　图19 Al2O3-B2O3:Ce,Tb体系高效绿色发光材料的激发与发射光谱和色坐标

    　　 

    　　图20 PDP用铝酸盐体系高效绿色发光材料的激发与发射光谱、色坐标和相关色域

    　　 

    　　 图21 白光LED用发光材料的激发与发射光谱、白光LED器件的发射光谱与色坐标变化

    　　 

    　　图22 掺杂不同激活离子浓度的白光LED用单基色发光材料的发射光谱与色坐标变化

    　　4. 高效发光材料的制备技术的研究与应用

    　　高效发光材料制备技术的发展和应用将极大地提高人民的生活质量，它对提升我国高技术产业的国际竞争力和稀土资源的高值化与综合利用具有重要的战略意义。因此，本研究结合高效发光材料在显示与照明领域的实际需要，系统地开展高效发光材料制备工艺的探索，发展高效的工业化生产的关键制造技术，进而获得具有我国自主知识产权的新型制备技术并推广应用于工业化生产。

    　　通过大量的制备工艺研究，获得了稀土三基色荧光灯、彩色PDP、白光LED、长余辉和上转换等用高效发光材料的关键制备技术并推广应用(图23)。近年来，与江苏博睿光电有限公司合作，解决了蓝光芯片激发的白光LED用高效黄色、绿色、红色发光材料生产过程中存在的关键科学与核心技术问题，发展了它们的产业化制备的关键技术，实现了产业化应用，获得了良好的经济效益。

    　　 

    　　   图23研发的高效发光材料的照片：1-8 LED (1-3硅酸盐，4-6铝镓酸盐，7-8氮化物)，9-11 PDP，12-14三基色节能灯，15长余辉，16上转换。

    承担科研项目情况：

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    代表论著：

  • 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.

    专利申请：

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    获奖及荣誉：

  • 1. 新型稀土功能材料基础研究和应用研究集体，2015年获中国科学院杰出科技成就奖。

    2. 彩色等离子显示屏（PDP）用荧光粉产业化关键技术，2007年获得中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

    3. 等离子体显示用荧光粉光学参数测试系统，2002年获吉林省科技进步三等奖。