单源白光发射材料色彩稳定性好，显色指数高，器件结构简单，有望提升固态照明器件的照明性能，并同时降低生产成本。低维结构的金属卤化物单晶材料由于显著的量子限域效应，从而带来高的发光效率。同时，低维结构金属卤化物的发光光谱宽，并且结构可调，为设计一些新型的单源白光且具有多功能响应的发光材料提供了非常广阔的平台。尽管目前国内外已经报道了一些单源白光金属卤化物发光单晶材料，但具有高发光效率的无铅金属卤化物单晶材料的设计合成仍然具有挑战性。
近日，中山大学化学学院匡代彬教授团队在前期铟基卤化物发光单晶的研究基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5277 –5281；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15435 – 15440），利用有机胺1,4-双(3-氨丙基)哌嗪（BAPP），设计合成了一种新型的有机无机杂化铟-锑双金属卤化物发光单晶。如图1. 所示，室温下，当激发光波长为365 nm，纯In基单晶具有蓝光发射，随着Sb的引入，发光光谱可以从蓝光区调节至橙红光区。其中，当Sb的含量为0.2%时，有机阳离子的蓝光发射与金属卤化物发光中心的黄光发射共同组成了白光，PLQY高达44.0%。非常有趣的是，由于有机组分和金属卤化物团簇有着不同的激发谱，因此该材料具有多模式荧光响应，在短波长254 nm激发下呈现出非常明亮的黄光发射，光致发光量子效率（PLQY）接近100%。
图1. BAPPIn2-2xSb2xCl10系列单晶的晶体结构以及晶体照片
此外，我们还发现该材料有长余辉现象，在关闭激发光之后，出现绿色余辉，因此该系列材料可进一步应用于空间分辨和时间分辨的荧光防伪。如图2所示，紫外光激发下图案为“89”，而当短寿命组分的余辉衰减完之后，呈现出来的图案则是“35”。普通相机能够识别数字图案的变化，不需要使用复杂的时间门控技术，因此可应用于高级别的荧光防伪。该系列单晶的设计合成丰富了金属卤化物发光单晶的研究，为设计合成具有优异发光性能的单源白光以及多功能响应发光材料提供了新的思路。
图2. BAPPIn2-2xSb2xCl10系列单晶的固态照明以及防伪应用
相关研究成果发表在国际知名综合期刊Science Advances，化学学院匡代彬教授为论文的通讯作者，2018级博士研究生魏俊华为论文的第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金，广东省基础与应用基础研究基金和中央高校科研业务费等项目的支持。
来源：中山大学
论文链接：
https://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg3989.full
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