近日，中國科學院長春應(yīng)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(zhuǎn)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(diào)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。基于Cs2NaErCl6 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(zhuǎn)換器件中的發(fā)光介質(zhì)的可回收應(yīng)用。該工作不僅為大規(guī)模合成上轉(zhuǎn)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(guān)應(yīng)用。
背景介紹： 上轉(zhuǎn)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(zhì)材料的影響。相同的發(fā)光離子在不同的基質(zhì)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(zhì)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(zhì)的材料非常多，但要獲得理想的UCL基質(zhì)材料并非易事。研究表明，開發(fā)具有大晶胞單元的基質(zhì)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(zhì)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(yīng)體系下進行，且高溫幾乎不可避免，一般需要較長反應(yīng)時間，操作繁瑣，危險系數(shù)高，這使得該反應(yīng)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(yīng)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。基于Cs2NaErCl6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(zhì)在近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉(zhuǎn)換器件中的可回收應(yīng)用。 圖1. Cs2NaErCl6 UCL晶體的合成過程及晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2. Cs2NaErCl6 UCL晶體的結(jié)構(gòu)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(zhì)在近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉(zhuǎn)換器件中的可回收應(yīng)用展示。 總結(jié)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(zhì)在近紅外發(fā)光二極管可激發(fā)上轉(zhuǎn)換器件中的可回收應(yīng)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(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。 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：
