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苏州科技大学郭春显教授课题组提出一种沸石类咪唑酯框架-70(ZIF-70)包覆AgInS2量子点的方法,ZIF-70有效避免了量子点的浓度猝灭现象;同时,在ZIF-70和AgInS2之间可以形成ZnS层,能够有效钝化量子点的表面悬空键,从而提高了AIS/ZIF复合材料在白光发光二极管(White Light Emitting Diode,WLED)中的荧光性能。
图1 微波辅助水热法制备AIS/ZIF-70复合材料的示意图 AgInS2量子点(AIS QDs)作为一种绿色环保荧光材料,具有斯托克斯位移大、发射波长可调谐和荧光寿命长的优点,在WLED领域具有广阔的应用前景。然而,目前仍有许多问题严重阻碍了其实际应用:一个主要的问题是由于量子点的比表面积大,表面的悬空键较多,导致其发射效率较低;另一个问题是量子点对环境敏感,组装成WLED过程中易导致相当程度的荧光衰减。针对第一个问题,科研人员通常采用有机配体或无机半导体材料钝化量子点表面,提高荧光量子产率。针对第二个问题,则可以采用有机聚合物或无机氧化物基质封装量子点,以减少量子点因团聚而引起的荧光衰减,但以上两种方法通常都需要复杂的表面处理过程以及精细的调控手段。 金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)是由含氧、氮和碳等有机配体与过渡金属或者稀土金属自组装连接而成的框架结构,具有多孔性、高比表面积、不饱和的金属位点以及结构的多样性等突出优势。作为MOFs家族的一员,沸石类咪唑酯框架-70(ZIF-70)是由金属离子和咪唑烷有机化合物配位形成,与其他ZIFs相比具有更大的孔径、更高的比表面积和更强的热稳定性。苏州科技大学郭春显教授课题组通过微波辅助水热法制备出AIS/ZIF-70复合材料。AIS QDs通过物理吸附和化学吸附进入ZIF-70孔隙中,由于ZIF-70的有效隔离避免了AIS QDs浓度猝灭现象。更重要的是,在ZIF-70和AIS QDs之间形成的ZnS层有效钝化了QDs的表面悬空键,减少了由于热活化导致载流子逃逸到表面陷阱态而引起的热猝灭,从而提高了AIS/ZIF复合材料的荧光性能。将AIS/ZIF-70复合材料与商业绿色粉末(Ba, Sr)Si2O2N2:Eu2+混合,再与蓝光芯片结合组装成WLED器件,其发光效率(LE)可从5.44 lm/W增加到36.76 lm/W。使用AIS/ZIF复合材料组装成的WLED发射出温暖的白光,显色指数(CRI)为84.3,相关色温(CCT)为3631 K,该方法为量子点材料在固态照明领域的应用提供了新的思路。 论文信息 Improved Luminous Efficiency of AgInS2 Quantum Dots and Zeolitic Imidazolate Framework-70 Composite for White Light Emitting Diode Applications Zhe Qin, Yuan-hong Chen, Prof. Ting Chen, Meng-biao Liang, Peng Wen, Prof. Chun-xian Guo, Prof. Chang-qing Ye, Prof. Zhi-xiang Xie Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202301123
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