福建物构所Te4+敏化稀土掺杂Cs2ZrCl6实现高效近红外发光
日期：
2022-05-12
浏览次数:
8
全无机无铅金属卤化物因其独特的光学性能和可溶液加工的特点，有望替代铅卤钙钛矿在LED、光电探测、太阳能电池等领域发挥重要作用。该类材料可通过掺杂过渡金属或ns2电子组态离子实现在可见波段的高效发光，但其近红外（NIR）发光却受限于掺杂稀土离子的f→f禁戒跃迁吸收强度弱、发光效率低的瓶颈。实现无铅金属卤化物的高效NIR发光，对于新型NIR-LED器件及其应用开发具有重要意义。近日，中科院福建物质结构研究所陈学元团队郑伟研究员等提出一种Te4+/Ln3+共掺杂策略，利用Te4+→Ln3+（Ln=Er、Nd、Yb）的高效能量传递过程，实现Cs2ZrCl6空位有序型双钙钛矿的高效NIR发光（图1）。首先，团队通过Te4+单掺Cs2ZrCl6获得宽带黄光发射，发光量子产率达59.3%，并利用变温高分辨光谱、拉曼光谱等手段对Te4+的激发态动力学、电–声子耦合相互作用进行了深入研究，揭示其发光来源于Te4+的3P1→1S0电子跃迁。进一步地，团队通过Te4+/Ln3+共掺杂Cs2ZrCl6，利用Te4+在近紫外（NUV）波段的1S0→3P1吸收允许跃迁来提高材料的吸收效率，并通过Te4+→Ln3+的高效能量传递过程，实现了Er3+、Nd3+、Yb3+的高效多色NIR发光。在392 nm单一波长激发下，Cs2ZrCl6:Te4+/Ln3+不仅呈现Te4+的宽带黄光发射，还观测到来自Er3+、Nd3+、Yb3+在1539 nm、1073 nm和1002 nm处的特征窄带NIR发射（图2），分别归属于Er3+的4I13/2→4I15/2、Nd3+的4F3/2→4IJ和Yb3+的2F5/2→2F7/2电子跃迁，其中Er3+的NIR发光量子产率达到6.1%。团队还通过变温激发、发射光谱和变温荧光寿命测试，揭示了Te4+→Er3+的声子辅助能量传递过程以及Te4+–Yb3+的荷移跃迁介导能量传递过程。此外，团队还验证了该材料良好的结构、空气和发光稳定性，并将其与392 nm NUV-LED芯片封装研制出高性能的可见/近红外（vis/NIR）双波段发光的LED器件，证明其在无损检测、夜视照明、荧光成像领域的潜在应用（图3）。该研究不仅提供了一种利用Te4+敏化稀土近红外发光的新策略，也为新型高效多功能的近红外发光金属卤化物的设计开发提供了新思路。相关结果发表在《德国应用化学》杂志(Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202201993.DOI:10.1002/anie.202201993)，并被选为热点论文。论文的第一作者是中科院福建物构所与上海科技大学联培硕士生孙金月，通讯作者是中科院福建物构所郑伟和陈学元研究员。该研究得到中科院创新国际团队、国家自然科学基金和闽都实验室主任基金等项目支持。此前，陈学元团队在无铅金属卤化物的激发态动力学、光学性能及应用研究方面取得了系列重要进展。例如，通过Cu+掺杂提升自限激子态密度和辐射复合速率，实现Cs2(Ag/Na)InCl6双钙钛矿高效发光（Adv.Sci.2022,9,2103724）；通过A位阳离子替代与八面体结构基元调控，实现零维铟基卤化物纳米晶的高效全光谱可调谐发光（Adv.Opt.Mater.2021,9,2100434;Nano Today2022,40,101460）；通过Bi3+/Te4+共掺实现Cs2SnCl6空位有序型双钙钛矿的双带可调谐白光发射（Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202116085）。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
04
-
02
点击次数:
19
来源：北京大学化学与分子工程学院《自然》杂志2月12日刊发了一项颠覆性催化技术突破：北京大学马丁教授团队与中国科学院大学周武教授团队合作，成功开发出全球首例兼具超高活性与超长稳定性的甲醇-水重整制氢催化剂。该研究通过独创的稀土氧化物"纳米防护盾"技术，将铂基催化剂的持续工作时间提升至1000小时以上，催化转化数(TON)突破1500万次大关，为氢能规模化应用扫除关键障碍。研究团...
2025
-
04
-
02
点击次数:
18
来源：能源学人南京大学唐少春教授团队研究发现，通过精准调控原子掺杂二维稀土氧化物能实现超高活性和稳定性的催化剂，特别有趣的是，A位掺杂LaFeO3催化活性（B-LaFeO3）明显优于B位掺杂（A-LaFeO3）。团队利用自主研发的自模板策略，制备出高比表面积和可控原子掺杂的介孔钙钛矿结构氧化物纳米片（MPONs）。当稀土元素铕（Europium, Eu）掺杂LaFeO3的MPONs用作析氧反应（O...
2025
-
04
-
01
点击次数:
36
来源：厦门大学固体氧化物电池作为高效的能源转换设备，在可持续能源体系中扮演着重要角色。然而，传统钙钛矿型空气电极面临着活性有限、稳定性差和电化学性能衰减快等挑战，限制了其广泛应用。近日，能源学院孙毅飞副教授团队与利物浦大学屠昕教授、科廷大学邵宗平教授合作，在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为"Co-expression of multi-genes for...
2025
-
04
-
01
点击次数:
35
来源：自然资源部据Mining.com网站报道，塔隆金属公司（Talon Metals Corp）在美国明尼苏达州的塔马拉克（Tamarack）镍矿取得一个块状硫化物发现，可能使得现有铜镍钴资源量大幅增长。26日，公司在公告中称，已经把新的钻探结果用于资源量更新，为支撑环境许可申请，准备完成一项可行性研究。工作过程中，勘探团队对以前的一个钻孔进行了检查，该孔在707.75米深处见到明显矿化，见矿8...