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SO₄^2-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。