熒光粉基發(fā)光二極管（LED）在應對節(jié)能挑戰(zhàn)方面顯示出巨大潛力，已廣泛應用于顯示器、汽車前照燈和交通信號燈。熒光粉在LED器件性能方面起著關(guān)鍵作用，例如顏色、發(fā)光效率、色溫、顯色指數(shù)等。因此，開發(fā)高性能熒光粉是LED領(lǐng)域的一個重要研究方向。元素硫是天然氣凈化和煉油過程中豐富的副產(chǎn)品，每年生產(chǎn)6000多萬噸優(yōu)質(zhì)原料。因此，開發(fā)以高價值方式利用元素硫?qū)τ诳茖W家和工業(yè)界都是非常重要的。最近，一些研究報道，將元素硫制備成納米點（S-dots）可以改善其光致發(fā)光性能，并將硫納米點的量子產(chǎn)率提高到了80%。但其作為LED熒光粉的應用仍鮮有報道。主要原因為將水溶液中的硫納米點處理為固體后，其發(fā)光效率顯著降低，且硫基材料的熱穩(wěn)定性相對較差。
在這項工作中，河北大學王振光課題組通過原位沉淀合成策略制備了S-dots @ BaSO4混合熒光粉來解決上述問題。如圖1所示，添加的Ba2+和S-dots表面的SO42-發(fā)生原位沉淀反應，將S-dots嵌入BaSO4基質(zhì)中。BaSO4基體對S-dots的表面狀態(tài)具有鈍化作用，將其量子產(chǎn)率從23%大幅提升到58.3%。由于BaSO4的無機材料性質(zhì)，雜化熒光粉顯示出比S-dots更好的熱穩(wěn)定性。
圖1. S-dots @ BaSO4混合熒光粉的原位沉淀合成示意圖。 進一步與UV LED芯片結(jié)合，構(gòu)筑了基于硫納米點的LED，利用藍色發(fā)射S-dots和橙色發(fā)射銅納米團簇作為熒光粉組裝了白光LED。這些器件的CIE色度坐標可以在從藍色（0.26，0.25）到橙色（0.36，0.36）的顏色范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并且通過結(jié)合適量的材料也可以產(chǎn)生白光（0.32，0.32），如圖2所示。上述研究結(jié)果，提供了制備高質(zhì)量熒光粉的新合成策略，并為探索S-dots在光電器件中的應用提供了新思路。 圖2. 通過不同熒光粉比例構(gòu)建LED器件CIE色坐標。 論文信息 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
