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陶瓷大学在荧光材料研究方面取得重要进展

作者:陶大轩 来源:景德镇在线 发布时间:2020-08-29 06:03:00
  景德镇在线讯(陶大轩)随着全球能源危机日益严峻,全球照明用电量占比高达22%,因此迫切需要发展节能环保的照明光源。LED(Light Emitting Diode)固态光源具有高效、节能、环保、可靠性高、响应速度快等优点,被视为新一代照明技术。然而,目前商用白光LED存在显色指数偏低的突出问题,为此发展高效率和高显色的白光 LED 成为了当前的主攻方向。
 
  针对上述问题,中科院百人计划、国家杰青获得者、国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心特聘教授江莞及其团队设计了一种Eu3+掺杂碳酸钙镁石结构红色荧光粉LaSc3(BO3)4: Eu3+,通过控制相邻Eu3+离子格位的距离,有效提高了其临界掺杂浓度,获得红色荧光粉的内、外量子效率分别高达88.3%和27.0%;同时,该荧光粉在275 ℃下具有102.3%的初始荧光强度,展现出极其优异的稳定性,并成功应用于白光LED中,器件的显色指数高达92.5,相关色温低至3438 K,在照明和显示领域具有巨大的应用潜力。江莞指导的景德镇陶瓷大学2016级博士生王三海将相关研究成果发表于国际高水平期刊Chemical Engineering Journal(A red phosphor LaSc3(BO3)4:Eu3+ with zero-thermal-quenching and high quantum efficiency for LEDs, Doi: 10.1016/j.cej.2020.125912)。Chemical Engineering Journal为SCI收录的国际权威期刊,目前影响因子为10.652,为中科院分区工程技术大类一区。
 
  此外,江莞教授团队还先后开展了制备高质量Cu-In-Zn-S量子点(J. Colloid Interf. Sci., 2017, 496, 479–486; Chem.-Eur. J., 2018, 24, 16407–16417; Opt. Mater., 2020, 105, 109885)、Ag-In-S量子点(J. Lumin., 2018, 200, 189–195; J. Alloy Compd., 2019, 804, 119–127)以及CsPbX3纳米晶(Nanoscale, 2020, 12, 9569–9580)等研究工作。针对水相合成多元量子点存在反应时间较长、量子产率偏低等突出问题,开发了一种离子液体辅助水热快速制备Cu-In-Zn-S量子点的方法,利用离子液体刻蚀表面悬键以及宽带隙半导体材料ZnS包覆的协同作用,量子点的量子产率由6.2%提升至31.2%。并将Cu-In-Zn-S/ZnS量子点分散在PVP基质中,制得了Cu-In-Zn-S/ZnS/PVP复合材料,成功消除了量子点聚集诱导的荧光猝灭效应。最后,将Cu-In-Zn-S/ZnS/PVP复合材料、Lu3Al5O12:Ce3+绿色荧光粉与蓝光芯片组装成白光LED器件,其显色指数为87.2,相关色温为4977 K,发光效率高达90.11 lm/W,在照明领域具有广阔的应用前景。相关成果由景德镇陶瓷大学2017级博士生徐彦乔发表于Chemical Engineering Journal(Highly efficient Cu-In-Zn-S/ZnS/PVP composites based white light-emitting diodes by surface modulation , Doi: 10.1016/j.cej.2020.126372)。
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