我院2019级博士研究生汤惠东以第一作者身份在发光材料研究领域取得系列进展，先后在Laser Photonics Rev. （中科院1区Top，IF= 11.00， CiteScore: 14.90），Inorg. Chem. Front.（中科院1区Top，IF= 7.00，CiteScore: 10.10），J. Lumin.（中科院2区，IF= 3.6，CiteScore: 7.00）等国际权威期刊上发表系列原创研究论文。指导老师为江莞教授、王连军教授和胡庆副教授，景德镇陶瓷大学为第一署名单位。

铅基金属卤化物（CsPbX₃）纳米晶由于具有可调的发射波长、窄的发射峰和高的PLQY等优异的荧光性能以及低成本和易合成等优势，在照明和显示领域具有广阔的应用前景。然而铅基金属卤化物固有毒性以及较差的光、湿、热稳定性，极大的阻碍其商业化进程。因此，开发具有新型环境友好的无铅金属卤化物对促进健康照明和高清显示技术的发展具有重要的意义。

针对上述问题，团队发展了三正辛基膦辅助一锅法制备Bi³⁺掺杂无铅Cs₂AgInCl₆双钙钛矿纳米晶，利用三正辛基膦强配体络合作用，促进AgCl溶解于非极性溶剂，同时抑制单质银的形成，从而有效改善了Bi³⁺掺杂Cs₂AgInCl₆双钙钛矿纳米晶荧光性能和稳定性（图1），为其作为单基质白光发射体应用于白光发光二极管（WLED）奠定了基础（J. Lumin. 2022, 252, 119246）。

图1 无铅Bi³⁺掺杂Cs₂AgInCl₆双钙钛矿纳米晶的荧光光谱、数码照片和发射机理示意图

为解决无铅金属卤化物双钙钛矿纳米晶的发射光谱线宽较大（FWHM>100 nm）和荧光性能差的问题。团队发展了简易、可规模化合成的机械化学法制备了四甲基铵锰卤化物荧光粉，通过调整前驱体比例实现了荧光粉的发射波长在523 nm到629 nm范围内可调。在此基础上，通过有机卤化物补偿和Br/Cl置换策略的协同作用，成功将荧光粉的荧光量子效率（PLQY）由21%显著提升至98%。最后，将[(CH₃)₄N]₂MnBr₄和[(CH₃)₄N]MnCl₃结合蓝光LED芯片构建了WLED器件，器件的发光效率高达142.40 lm/W，色域覆盖100% NTSC，并且展现优异的运行稳定性（图2），表明锰基金属卤化物材料在高性能的LCD背光显示领域具有广阔的应用前景（Laser Photonics Rev. 2023, 2300672）。

图2机械化学法制备Mn²⁺基金属卤化物绿色和红色荧光粉示意图及其应用于WLED的电致发光光谱、色域及运行稳定性

为克服有机无机杂化Mn²⁺基金属卤化物红色荧光粉稳定性差的问题，团队采用溶液蒸发法制备全无机Rb₂MnBr₄·2H₂O晶体，利用热诱导水分子部分脱离，抑制了水分子的非辐射复合，当温度为160 ℃时可获得荧光性能最佳的晶体，其发射波长为653 nm，PLQY为62.8%（图3），并且展现出优异的热稳定性，在440 K时能保持92.68%的室温荧光强度。将所制备的红光发射样品与商业绿粉和蓝光LED芯片封装成WLED器件，该器件展现出高的显色指数（91.5）和发光效率（84.84 lm/W），表明所制备的铷锰溴化物在照明领域具有广阔的应用前景（Inorg. Chem. Front. 2023, 10, 4221）。

图3 不同温度下Rb₂MnBr₄·2H₂O晶体的荧光光谱，160 ℃处理后样品的变温荧光等高线图和强度变化曲线以及在WLED器件中应用

江莞教授和王连军教授团队长期从事光功能材料的研究与应用，指导培养博士研究生3名，硕士研究生6名，先后在Advanced Science、Laser & Photonics Reviews、Inorganic Chemistry Frontiers、Chemical Engineering Journal、Nanoscale、Chemistry-A European Journal等国际一流期刊上发表论文30余篇，为学院“材料科学与工程”一流学科建设提供了有力支撑。

以上研究得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金和景德镇市科技局科技计划项目等经费支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119246

https://doi.org/10.1002/lpor.202300672

https://doi.org/10.1039/d3qi00638g