發光效率接近100%!南京大學鄧正濤團隊鈣鈦礦方面獲進展

2021-02-13 材料科學與工程

南京大學鄧正濤教授團隊製備發光效率接近100%非鉛滷化物鈣鈦礦材料並應用於高效環保的白光LED光源。該工作於2019年3月發表在Chemical Science（一區TOP期刊，IF=9.063）, 2019, Advance Article， DOI: 10.1039/C9SC00453J。

文章連結：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc00453j#!pAbstract

自2014年以來，鉛滷鈣鈦礦納米晶材料因其優異的發光性能，引起了人們廣泛的研究興趣。然而，鉛滷鈣鈦礦材料由於鉛的毒性問題，對環境將產生一些潛在風險。因此，科學界一直在尋找低毒性的金屬滷化物鈣鈦礦材料作為後備策略。錫與鉛為同一主族元素，理論計算得知錫基滷化物鈣鈦礦材料同樣具有合適的能帶隙和優異的性能。錫是低毒性金屬元素，正二價錫基滷化物鈣鈦礦材料在暴露於空氣環境中，降解為正四價錫，最終變成二氧化錫，是一種環保型材料。

近年來，鄧正濤教授課題組在錫基鈣鈦礦材料的合成上獲得了進展，如：2016年報導了尺寸形貌可控合成Cs2SnI6納米晶（Chem. Mater. 2016, 28, 8132-8140）。2017年進一步可控制備了CsSnBr3 納米籠（Chem. Mater. 2017, 29, 6493-6501）。但是，錫滷鈣鈦礦材料的發光缺陷較多，因為其螢光發光效率遠不及同主族的鉛滷鈣鈦礦納米晶材料。此外，二價錫滷鈣鈦礦材料的穩定性很差，往往需要在惰性氣體保護的手套箱中才能穩定，在空氣中很快會分解。因此，獲得高發光效率且性質穩定的錫滷鈣鈦礦材料是領域內的難題。

圖1. 酸性溶液中合成2D (OCTAm)2SnX4鈣鈦礦發光材料和白光LED中應用。

最近，該課題組在新型錫滷鈣鈦礦材料研究取得了新的進展，提出了在酸性水溶液中合成高量子產率(絕對螢光量子產率接近100%)、高穩定（在室溫一定溼度條件的空氣下儲存240天螢光無衰減）的錫基鈣鈦礦材料（(OCTAm)2SnX4（OCTAm為辛銨陽離子，X = Br, I）），並將其作為高效的黃光螢光粉應用於白光LED中，如圖 1所示。該工作同時入選為「2019 Chemical Science HOT Article Collection」和「2019 ChemSci Pick of the Week Collection」。在論文在線發表當日，英國皇家化學會（RSC）網站以「A light bulb moment」為題，圖文發表了相關評論文章。

現代工程與應用科學學院助理研究員王艾菲為論文第一作者，碩士生郭豔豔為第二作者，鄧正濤教授和聶書明教授以及東南大學王金蘭教授是論文的共同通訊作者，並得到了現代工程與應用科學學院張弢教授和聶越峰教授的幫助。以上工作得到了國家自然科學基金(Grant No. 51502130)，江蘇省科學自然基金項目(Grant Nos. BK20180339, BK20150581)，江蘇省「雙創計劃」， 中央高校基本科研業務費專項基金和江蘇省納米技術重點實驗室的資助。（來源：南京大學）

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