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费泓涵教授课题组阳离子型卤化铅材料发光研究取得重要进展

近年来,发光二极管(LEDs)材料及器件的大量研究使其有望在固态白光照明领域取代传统光源,大幅降低全球照明能耗。现今,白光LED领域的关键研究之一是开发具有白光发射性质的单组份荧光体。只有少数基于(110)晶面的二维钙钛矿结构卤化铅材料表现出独特的本征宽谱白光发射性能,可通过宏观的晶体结构设计调控材料的发光性质,这些性质均不同于传统纳米材料的表面缺陷发光机理。然而,目前这类卤化铅钙钛矿材料的发光量子产率偏低,稳定性较差,极大地限制了该类材料的实际应用。

我校化学科学与工程学院费泓涵教授课题组致力于金属有机骨架的修饰与非均相催化领域的研究,针对上述问题积极攻关研究。近日,该课题组利用阴离子结构导向剂作为模板合成了一类结构新颖的阳离子型无机卤化铅二维层状晶格材料,该类材料表现出具有大斯托克位移的宽光谱发射,几乎覆盖全部可见光范围,荧光绝对量子产率最高约11.8%。这些波纹状阳离子型卤化铅二维晶面的金属中心配位环境发生扭曲,导致畸变晶格内的电子-声子耦合,并生成了大量的自陷激子。发光机理研究表明,二维晶面中的Pb-Cl键在室温下的伸缩振动克服了电子从自由态转变至自陷态的势垒。更重要的是,该类阳离子型二维无机卤化铅材料表现出优异的化学稳定性和光热稳定性,在室温大气环境下用紫外灯(4 W,365 nm)照射30天后,发光强度几乎保持不变。因此,该类材料初步解决了卤化铅钙钛矿材料在空气环境中较为敏感的弊端,并能进一步通过晶体结构调控改善其发光性能,拥有广阔的应用前景。

日前,相关研究成果以“Intrinsic Broadband White-Light Emission from Ultrastable, Cationic Lead Halide Layered Materials”为题发表于国际权威化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.上(论文链接:Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 14411-14416),该课题组为唯一完成人,费泓涵教授为单独通讯作者,课题组本科生庄泽文和博士生彭成栋为共同第一作者。

费泓涵教授于2015年作为特聘研究员加盟同济大学化学系(现化学科学与工程学院)和高等研究院,2016年入选国家青年千人计划,受聘为同济大学特聘教授。上述研究工作获得国家自然科学基金面上项目(51772217)、青年基金项目(21501136)和青年千人启动经费等基金支持。


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