45S5生物玻璃的晶化、生物活性及Eu离子掺杂发光性能研究

发布时间：2019-10-09 05:06

【摘要】：自从L.L.Hench发现45S5生物活性玻璃之后,生物活性玻璃就已经被认为是可以应用在修复、再生及替换骨骼系统的非常有前途的材料。生物活性玻璃具有着连接软、硬组织以及促进骨生长的能力。同传统的高温熔融法相比,溶胶凝胶法制备的生物活性玻璃具有多孔结构,比表面积高,生物活性更好等优点。此外,通过改变制备工艺和组成,可以大范围的调整生物活性玻璃的结构与化学性质,方便人为控制其成分和降解速率,满足不同需要。Eu~(2+)离子主要以d-f跃迁为主。d-f跃迁呈宽带,强度较高,发射光谱随基质组成、结构的改变而发生明显变化,从而使得Eu~(2+)的发光可以落在可见光区域的任何位置。Eu~(3+)离子以f-f跃迁为主。f-f跃迁呈线谱。由于Eu~(3+)离子的能级对周围晶场变化很敏感,能够很好的表征周围的离子环境,因此被大量用于晶体材料的晶格结构研究上。本文采用溶胶凝胶法合成45S5生物活性玻璃,讨论了热处理温度对其晶化程度的影响,并对其生物活性进行了表征,同时分别通过Eu~(2+)、Eu~(3+)离子的掺杂45S5生物活性玻璃,研究了45S5生物活性玻璃的发光性能和晶体结构。在第三章,通过溶胶凝胶法制备出45S5生物活性玻璃,利用DSC,XRD,SEM,EDS等手段对合成的生物活性玻璃及其生物活性进行相关表征,并进一步分析性能和结构之间的关系。45S5生物活性玻璃在700℃时晶化程度最低,1100℃时晶化程度最高,其主晶相为Na_2Ca_2Si_3O_9。45S5生物活性玻璃的生物活性同晶化程度密切有关,晶化程度越低,则生物活性越高,相反晶化程度越高,活性越低。因此45S5生物活性玻璃在700℃时生物活性最高,1100℃生物活性最低。45S5生物活性玻璃在37℃条件下浸泡在0.25M K2HPO4水溶液中进行生物矿化,经过XRD,SEM和EDS分析后可知,所有样品表面均出现羟基磷灰石(HA)转变,其中700℃样品表面HA转化程度最高,生物活性最好。在第四章,通过溶胶凝胶法制备了Eu~(2+)离子掺杂45S5生物活性玻璃的主晶相Na_2Ca_2Si_3O_9,利用XRD物相分析及Rietveld软件精修等手段发现,Eu~(2+)离子的掺杂并没有影响基体的结构。而发光随着Eu~(2+)掺杂浓度的变化出现了浓度猝灭现象,当掺杂浓度x=0.07时,发光强度达到最大值,发绿光,其色度坐标为(0.2536,0.5001)。对掺杂浓度x=0.07的荧光粉进行高斯分解后,发光光谱由两个发射峰组成,发射峰波长分别为545nm和505nm,这表明Eu~(2+)离子在基质中有2个发光中心。第五章,利用溶胶凝胶法合成Eu~(3+)离子掺杂的45S5生物活性玻璃,并讨论了不同掺杂量对其发光性能的影响。通过XRD物相分析及Rietveld软件精修分析发现,Eu~(3+)离子的掺杂并没有影响到基体的结构。Eu~(3+)离子掺杂环境是非对称的,(5F0→7F2)/(5F0→7F1)的相对强度比值约为1.722。此外,随着Eu~(3+)掺杂浓度的变化出现了浓度猝灭,当掺杂浓度x=0.07时,发光强度达到最大值,发红光,其色度坐标为(0.6296,0.3638)。几种不同Eu~(3+)掺杂量的粉体的发光衰减时间均大于1ms,非常有利于在荧光探针方面的应用。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08

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