近日，中國科學院長春應用化學研究所張洪杰院士團隊和新加坡國立大學張勇教授團隊聯(lián)合首次報道了一種大規(guī)模合成Cs2NaErCl6上轉換發(fā)光（UCL）晶體的極簡方法。該方法只需將金屬氯化物混合溶于水中，然后干燥即可，作者將這種方法稱作“溶解-干燥”法。值得強調的是，該合成方法具有可逆性，且晶體產(chǎn)率幾乎可以達到100%，理論上可以無限放大合成，這些對未來的大規(guī)模生產(chǎn)非常有利。在如此溫和條件下獲得的Cs2NaErCl6晶體在808 nm或 980 nm激光的照射下均表現(xiàn)出明亮的UCL?；贑s2NaErCl6 UCL發(fā)光晶體的可回收性特點，文章還展示了晶體作為近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉換器件中的發(fā)光介質的可回收應用。該工作不僅為大規(guī)模合成上轉換發(fā)光晶體提供了一種新策略，還展示了材料的可回收性及其相關應用。
背景介紹： 上轉換發(fā)光（UCL）材料以其反斯托克斯位移大、發(fā)射帶窄、抗光漂白能力強、熒光壽命長、光穩(wěn)定性好等優(yōu)點被廣泛研究。眾所周知，發(fā)光離子的UCL性能在很大程度上受到基質材料的影響。相同的發(fā)光離子在不同的基質材料中可能表現(xiàn)出完全不同的發(fā)光現(xiàn)象（如發(fā)射強度和發(fā)光顏色）。通過在不同種類的基質材料中摻入發(fā)光離子是嘗試獲得優(yōu)異發(fā)光性能的材料一種有效策略，可作為發(fā)光離子基質的材料非常多，但要獲得理想的UCL基質材料并非易事。研究表明，開發(fā)具有大晶胞單元的基質材料可以保持供體-受體離子距離足夠大，從而降低能量傳遞效率，并有效阻斷能量傳遞引起的淬滅，從而獲得優(yōu)異的發(fā)光。鑒于此，“Cs2NaXCl6 (X = RE、Bi、In等)”型大晶胞單元基質材料顯示出明顯的優(yōu)勢。 當前，“Cs2NaXCl6 (X = RE、Bi、In等)”型發(fā)光材料的合成方法主要是水熱/溶劑熱法。盡管取得了一些成就，但合成這類UCL材料通常要在高溫、高壓和封閉的反應體系下進行，且高溫幾乎不可避免，一般需要較長反應時間，操作繁瑣，危險系數(shù)高，這使得該反應幾乎不可能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。此外，目前報道的這些UCL材料的合成方法幾乎都是單向的、不可逆的，而UCL材料的可逆合成鮮有報道。因此，開發(fā)一種簡單、可大規(guī)模、可逆合成具有明亮發(fā)光特性的UCL材料具有非常重要意義，但同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。 本文亮點： 基于以上研究背景，中國科學院長春應用化學研究所張洪杰院士團隊和新加坡國立大學張勇教授團隊合作，首次通過極簡法成功合成了Cs2NaErCl6 UCL晶體。該方法非常簡單、易操作，只需將金屬氯化物混合，溶于水中，然后干燥即可，該合成方法可稱為“溶解-干燥”法。整個合成過程在開放系統(tǒng)中進行，無需高溫、高壓或使用任何有毒溶劑。Cs2NaErCl6 UCL晶體的產(chǎn)率幾乎達到100%且理論上合成可以無限放大，這對未來的大規(guī)模生產(chǎn)非常有利。此外，該方法具有可逆性，“溶解-干燥”過程理論上可以重復無限次。在如此溫和的條件下獲得的Cs2NaErCl6晶體在808 nm或 980 nm激光的照射下均表現(xiàn)出明亮的UCL?；贑s2NaErCl6晶體優(yōu)異的可回收性特點，作者在文中還展示了其作為發(fā)光介質在近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉換器件中的可回收應用。 圖1. Cs2NaErCl6 UCL晶體的合成過程及晶胞結構示意圖。 圖2. Cs2NaErCl6 UCL晶體的結構表征。(a) XRD圖譜。(b) EDS譜。(c) 晶體的照片。(d) 大量合成晶體的代表性照片。(e) 晶體可逆合成示意圖。(f) 不同有機溶劑浸泡晶體3個月前后照片。 圖3. Cs2NaErCl6晶體的發(fā)光性能及機理分析。 圖4. Cs2NaErCl6晶體在不同襯底上的可回收性示意圖。 圖5. Cs2NaErCl6晶體作為發(fā)光介質在近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉換器件中的可回收應用展示。 總結與展望： 綜上所述，本文提出了一種極簡的“溶解-干燥”法合成了Cs2NaErCl6 UCL晶體。晶體的合成產(chǎn)率幾乎達到100%且理論上合成可以無限放大，這對未來的大規(guī)模生產(chǎn)非常有利。此外，Cs2NaErCl6 UCL晶體合成方法是可逆的，且這個可逆過程理論上可以重復無限次。Cs2NaErCl6晶體在808 nm或980 nm激光的照射下均表現(xiàn)出明亮的UCL?；贑s2NaErCl6晶體優(yōu)異的可回收性特點，本文展示了其作為發(fā)光介質在近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉換器件中的可回收應用。這項工作提出了一種大規(guī)模、可逆合成具有明亮 UCL 的晶體的極簡方法，無疑為 UCL材料的合成提供了一種新策略，并為未來的大規(guī)模生產(chǎn)和可回收應用奠定了堅實的基礎。 文章詳情： Large-Scale and Reversible Synthesis of Bright Upconversion Crystals with Almost 100% Yield by a Minimalist Method for Recyclable Application Pengpeng Lei, Yuan Liang, Pengye Du, Yong Zhang*, and Hongjie Zhang* Cite this by DOI: 10.31635/ccschem.023.202303159 文章鏈接：
