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Chem. Eur. J. :基于硫纳米点荧光粉LED研究

荧光粉基发光二极管(LED)在应对节能挑战方面显示出巨大潜力,已广泛应用于显示器、汽车前照灯和交通信号灯。荧光粉在LED器件性能方面起着关键作用,例如颜色、发光效率、色温、显色指数等。因此,开发高性能荧光粉是LED领域的一个重要研究方向。元素硫是天然气净化和炼油过程中丰富的副产品,每年生产6000多万吨优质原料。因此,开发以高价值方式利用元素硫对于科学家和工业界都是非常重要的。最近,一些研究报道,将元素硫制备成纳米点(S-dots)可以改善其光致发光性能,并将硫纳米点的量子产率提高到了80%。但其作为LED荧光粉的应用仍鲜有报道。主要原因为将水溶液中的硫纳米点处理为固体后,其发光效率显著降低,且硫基材料的热稳定性相对较差。


在这项工作中,河北大学王振光课题组通过原位沉淀合成策略制备了S-dots @ BaSO4混合荧光粉来解决上述问题。如图1所示,添加的Ba2+和S-dots表面的SO42-发生原位沉淀反应,将S-dots嵌入BaSO4基质中。BaSO4基体对S-dots的表面状态具有钝化作用,将其量子产率从23%大幅提升到58.3%。由于BaSO4的无机材料性质,杂化荧光粉显示出比S-dots更好的热稳定性。

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图1. S-dots @ BaSO4混合荧光粉的原位沉淀合成示意图。

进一步与UV LED芯片结合,构筑了基于硫纳米点的LED,利用蓝色发射S-dots和橙色发射铜纳米团簇作为荧光粉组装了白光LED。这些器件的CIE色度坐标可以在从蓝色(0.26,0.25)到橙色(0.36,0.36)的颜色范围内调节,并且通过结合适量的材料也可以产生白光(0.32,0.32),如图2所示。上述研究结果,提供了制备高质量荧光粉的新合成策略,并为探索S-dots在光电器件中的应用提供了新思路。

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图2. 通过不同荧光粉比例构建LED器件CIE色坐标。

文信息

Fabrication of highly luminescent and thermally stable phosphors through in-situ formation of BaSO4 on sulfur nanodots

Jiaqi Guo, Anrui Feng, Yu-e Shi, Zhenguang Wang


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202201990




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