福建物构所Te4+敏化稀土掺杂Cs2ZrCl6实现高效近红外发光
日期：
2022-05-12
浏览次数:
538
全无机无铅金属卤化物因其独特的光学性能和可溶液加工的特点，有望替代铅卤钙钛矿在LED、光电探测、太阳能电池等领域发挥重要作用。该类材料可通过掺杂过渡金属或ns2电子组态离子实现在可见波段的高效发光，但其近红外（NIR）发光却受限于掺杂稀土离子的f→f禁戒跃迁吸收强度弱、发光效率低的瓶颈。实现无铅金属卤化物的高效NIR发光，对于新型NIR-LED器件及其应用开发具有重要意义。近日，中科院福建物质结构研究所陈学元团队郑伟研究员等提出一种Te4+/Ln3+共掺杂策略，利用Te4+→Ln3+（Ln=Er、Nd、Yb）的高效能量传递过程，实现Cs2ZrCl6空位有序型双钙钛矿的高效NIR发光（图1）。首先，团队通过Te4+单掺Cs2ZrCl6获得宽带黄光发射，发光量子产率达59.3%，并利用变温高分辨光谱、拉曼光谱等手段对Te4+的激发态动力学、电–声子耦合相互作用进行了深入研究，揭示其发光来源于Te4+的3P1→1S0电子跃迁。进一步地，团队通过Te4+/Ln3+共掺杂Cs2ZrCl6，利用Te4+在近紫外（NUV）波段的1S0→3P1吸收允许跃迁来提高材料的吸收效率，并通过Te4+→Ln3+的高效能量传递过程，实现了Er3+、Nd3+、Yb3+的高效多色NIR发光。在392 nm单一波长激发下，Cs2ZrCl6:Te4+/Ln3+不仅呈现Te4+的宽带黄光发射，还观测到来自Er3+、Nd3+、Yb3+在1539 nm、1073 nm和1002 nm处的特征窄带NIR发射（图2），分别归属于Er3+的4I13/2→4I15/2、Nd3+的4F3/2→4IJ和Yb3+的2F5/2→2F7/2电子跃迁，其中Er3+的NIR发光量子产率达到6.1%。团队还通过变温激发、发射光谱和变温荧光寿命测试，揭示了Te4+→Er3+的声子辅助能量传递过程以及Te4+–Yb3+的荷移跃迁介导能量传递过程。此外，团队还验证了该材料良好的结构、空气和发光稳定性，并将其与392 nm NUV-LED芯片封装研制出高性能的可见/近红外（vis/NIR）双波段发光的LED器件，证明其在无损检测、夜视照明、荧光成像领域的潜在应用（图3）。该研究不仅提供了一种利用Te4+敏化稀土近红外发光的新策略，也为新型高效多功能的近红外发光金属卤化物的设计开发提供了新思路。相关结果发表在《德国应用化学》杂志(Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202201993.DOI:10.1002/anie.202201993)，并被选为热点论文。论文的第一作者是中科院福建物构所与上海科技大学联培硕士生孙金月，通讯作者是中科院福建物构所郑伟和陈学元研究员。该研究得到中科院创新国际团队、国家自然科学基金和闽都实验室主任基金等项目支持。此前，陈学元团队在无铅金属卤化物的激发态动力学、光学性能及应用研究方面取得了系列重要进展。例如，通过Cu+掺杂提升自限激子态密度和辐射复合速率，实现Cs2(Ag/Na)InCl6双钙钛矿高效发光（Adv.Sci.2022,9,2103724）；通过A位阳离子替代与八面体结构基元调控，实现零维铟基卤化物纳米晶的高效全光谱可调谐发光（Adv.Opt.Mater.2021,9,2100434;Nano Today2022,40,101460）；通过Bi3+/Te4+共掺实现Cs2SnCl6空位有序型双钙钛矿的双带可调谐白光发射（Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202116085）。
Hot News
/
相关推荐
2026
-
10
-
22
点击次数:
5
来源：X-MOL本文提出了一种环境无害的无铅双钙钛矿光电探测器，其构型为 FTO/PCBM/La2NiMnO6/CuI/碳。拟议设计配置已通过 SCAPS-1D 进行数值分析，通过优化吸收层厚度、受体掺杂、缺陷密度和界面质量，开发出高性能光电探测器。LNMO（鑭镍锰氧化物）作为吸收剂，在可见光近红外区域具有超过 100,000 cm-1 的高吸收系数，并且与 PCBM（苯基 C6...
2026
-
10
-
21
点击次数:
18
来源：X-MOL三氧化钨（WO3）是一种众所周知的光致变色材料，在光照下会发生可逆的颜色变化，使其在智能窗、光存储和传感设备等领域具有广阔的应用前景。本研究通过调控水热反应温度和盐酸浓度，成功合成了一种形貌均匀且可控的WO3神经网络状结构。此外，本研究系统地考察了所制备WO3颗粒的光致变色响应时间，并筛选出响应速度最快的最佳样品。为了显著提升光致变色性能，本研究引入了稀土元素铒（Er）作为掺杂剂。...
2026
-
10
-
21
点击次数:
17
来源：X-MOL为了寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而备受关注，这些特性能够显著提高光吸收和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了铒掺杂的二维超薄BiOCl纳米片。铒掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，而且进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。铒掺杂与预先可见光照射诱导的光催化记忆效应的协同作用，极大地调控了BiOCl纳米片的内部电子态。实验和密...
2026
-
10
-
20
点击次数:
37
来源：X-MOL追求甲醇氧化羴基化为二甲基碳酸酯（DMC）高效催化剂的努力受限于在传统单基点/混合位点同时激活 CO 和甲醇的动力学挑战。本研究通过对双金属锌/铒-ZIF 进行热解，演示 0 了 Co–CoO x 界面工程策略，以构建 Co@NC 催化剂。系统调节锌/辅导比和热解温度控制纳米颗粒尺寸和氧化态，产生最佳催化剂 Co@NC-4，表现出高 DMC 时空产率（5.9 g DMC g cat...