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材料人易科学 2022-10-22

引言

稀土离子掺杂氟化物纳米发光材料由于其可用于温度探测、白光LED、生物医学、太阳能电池等众多领域而被广泛的研究。目前，氟化物纳米颗粒的合成方法主要包括水热法、共沉淀法、溶胶凝胶法等。然而，这些合成方法都存在较高的反应温度、漫长的反应时间、复杂的操作流程、以及产量低等缺点，从而阻碍了实际应用。因此，探索新颖低温快速合成氟化物纳米发光材料的制备工艺是一项极具挑战性的工作，而且势在必行。

成果简介

近日，宁波大学杜鹏副教授、罗来慧教授和太原理工大学黄小勇教授(共同通讯作者)报道了通过采用新型化学沉淀法（乙二醇做反应溶剂），在室温条件下制备了形貌均匀的NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒。在近紫外光的激发下，NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒能够发射出明亮的红光，其荧光内量子效率高达50.2%，并且具有较好的发光热稳定性。通过LED封装技术，将NaTbF₄:Eu³⁺红色纳米棒发光材料与商用蓝粉、绿粉相混合后，涂覆在395 nm近紫外LED芯片上，制备了高质量的白光LED器件。在100 mA电流驱动下，该LED器件发出强的白光，其色坐标为(0.307, 0.350)，显色指数CRI为91.9，色温CCT为6617 K。这项工作为制备高质量稀土离子掺杂氟化物纳米发光材料提供了新方法。相关成果以“Morphology evolution of Eu³⁺-activated NaTbF₄ nanorods: a highly-efficient near-ultraviolet light-triggered red-emitting platform towards application in white light-emitting diodes”为题发表在国际著名学术期刊Journal of Materials Chemistry C上，并被期刊选为内封面文章。

图文导读

图1. NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的形貌结构与组成表征

（a）NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的FE-SEM图像；(b) TEM图像；（c）HR-TEM图像；（d）SAED图像；（e-h）组成元素的分布图像；（i）EDX图谱。

图2. NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的荧光特性

（a）不同Eu³⁺离子浓度下NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的发光图谱；（b）发光强度与Eu³⁺离子浓度的关系；（c）浓度淬灭机制的分析图谱。

图3. NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的荧光寿命和热稳定性

（a）不同Eu³⁺离子浓度下NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的荧光寿命；（b）不同温度下NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒的发光光谱；（c）发光强度与温度之间的关系图；（d）激活能的计算关系图谱。

图4. 白光LED器件的电致发光特性

（a）白光LED器件的发光图谱；（b）白光LED器件的CIE色度坐标图。

小结

综上所述，这项工作首次采用乙二醇做反应溶剂在室温下快速制备了高效红色发光NaTbF₄:Eu³⁺纳米棒。基于NaTbF₄:Eu³⁺红色荧光粉制备了白光LED器件，在100 mA电池驱动下，其发出明亮的白光（显色指数CRI = 91.9、色温CCT = 6617 K）。总之，这项研究为制备新型高效稀土离子掺杂氟化物纳米发光材料提供了新的合成工艺。

作者简介

杜鹏，宁波大学物理科学与技术学院副教授，硕士研究生导师。2018年毕业于韩国庆熙大学获得博士学位。主要从事于稀土离子光学特性、微米/纳米材料的制备的研究并将制备的材料用于光学温度传感、白光LED、生物成像等方向。近年来，已在Journal of Materials Chemistry C、Chemical Engineering Journal、Applied Physical Letters、ACS Applied Nano Materials等诸多国际期刊上发表SCI论文60余篇，文章总引用次数2000余次，其中3篇封面论文，7篇ESI高倍引论文。

黄小勇，太原理工大学物理与光电工程学院教授，博士生导师，山西省青年三晋学者特聘教授。主要从事光电功能材料与器件的研究与开发。在Nature Photonics、Chemical Society Reviews、Progress in Materials Science、Applied Catalysis B: Environmental、Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry C、Optics Letters等国际知名学术期刊上发表SCI论文110余篇，被SCI引用4800余次(Google Scholar)，H因子为35，其中5篇封面文章，20篇ESI 高被引论文（1% Top），6篇ESI热点论文(1‰ Top），一篇论文入选“2017年度中国百篇最具影响国际学术论文”。受邀担任Materials Today、Angewandte Chemie International Edition等70余种SCI杂志长期审稿专家与仲裁专家。荣获8种SCI杂志优秀审稿人与Top Peer Reviewer (within 1%) in the Global Peer Review Awards 2019，入选英国皇家化学会(RSC) 2018年Top 1%高被引中国学者榜单。

文章链接：

Morphology evolution of Eu³⁺-activated NaTbF₄ nanorods: a highly-efficient near-ultraviolet light-triggered red-emitting platform towards application in white light-emitting diodes, J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 10802-10809, DOI: 10.1039/C9TC03386F.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/tc/c9tc03386f

本文由宁波大学杜鹏老师供稿。

【转载自：材料人】