母校要闻

费泓涵课题组阳离子型三维卤化铅材料研究取得重要进展 将有望取代传统光源应用在固态照明领域

开发具有本征白光发射性质的单组份荧光体材料在固态照明领域有非常重要的意义,因为该材料在LED器件中的应用有望使其取代传统光源。然而,目前具有优异性能的单组份白光发射荧光体仍屈指可数,尤其是具有本征白光发射性质的材料非常罕见。本征发光材料的优势是通过合理的设计晶体矩阵,得以精细调控并改善其发光性能,并可由晶格结构深入探讨其发光机理。只有少数基于钙钛矿结构的卤化铅材料表现出良好的本征白光发射性能,但这类材料普遍稳定性差,在实际应用中存在很多困难。

我校化学科学与工程学院费泓涵教授课题组致力于研究阳离子型无机骨架的构建和基于阴离子的应用。近日,该课题组采用有机羧酸盐作为阴离子结构导向剂,实现了两例具有三维阳离子型卤化铅骨架的无机晶格材料。此前已报道为数不多的开式三维卤化铅结构均呈现阴离子型,因此构建这类阳离子型的多孔卤化铅框架具有重要意义并富有挑战性。其中,具有扭曲八面体配位环境的PbII中心对这两例材料的合成和宽谱白光发射性能均起到了至关重要的作用。不同于此前报道的阴离子型卤化铅材料,这类阳离子型三维晶格矩阵具有优异的酸碱稳定性和光热稳定性,有很大潜力取代传统白光LED荧光材料。变温荧光和变温紫外吸收谱(77K~423K)探讨发光机理表明该类材料呈现出随温度变化的光学带宽和明显的激子吸收峰,Varshni方程等拟合计算证实了其非简谐晶格中的强电子-声子耦合作用,从而使高度畸变下的非简谐晶格产生大量的自陷态激子,最终导致本征宽谱白光发射性质。

日前,相关研究成果以Ultrastable, Cationic Three-Dimensional Lead Bromide Frameworks that Intrinsically Emits Broadband White-Light为题发表于英国皇家化学会旗下的国际权威化学期刊Chemical Science上(Chem. Sci. 2018, DOI: 10.1039/C7SC04118G),该课题组为唯一完成人,费泓涵教授为通讯作者,课题组博士生彭成栋和课题组本科生庄泽文为共同第一作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金面上项目(51772217)、青年基金项目(21501136)和青年千人计划等基金支持。

值得一提的是,该文的共同第一作者庄泽文同学是一位本科生,他此前以第一作者身份在国际权威化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 14411-14416)上发表了相关研究成果。


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