大数跨境
首页
>
【材料】Angew：用于防伪应用的镧系离子有机金属卤化物团簇的激发波长依赖荧光
>
0
0

【材料】Angew：用于防伪应用的镧系离子有机金属卤化物团簇的激发波长依赖荧光

【材料】Angew：用于防伪应用的镧系离子有机金属卤化物团簇的激发波长依赖荧光 X-MOL资讯
2023-12-01
2
导读：山东大学前沿交叉科学青岛研究院新能源材料超快动力学研究团队刘锋研究员和天津理工大学唐喆助理研究员提出了一种以有机无机杂化稀土基氯化物单晶为主体，通过进行Sb3+掺杂实现Ex-De发射的策略。


镧系离子（Ln3+）的光致发光（PL）通常依赖于宿主晶格的敏化，将能量从激发态的宿主材料转移到Ln3+从而实现高效发光。然而，这种发光机制通常只涉及到宿主材料单一的光学激发源，限制了实现激发波长依赖（Ex-De）荧光，也阻碍了Ln3+在发光器件中的广泛应用。鉴于此，山东大学前沿交叉科学青岛研究院新能源材料超快动力学研究团队刘锋研究员和天津理工大学唐喆助理研究员提出了一种以有机无机杂化稀土基氯化物单晶 (DMA)4LnCl7 (DMA+= [CH3NH2CH3]+, Ln3+ = Ce3+, Tb3+)  为主体，通过进行Sb3+掺杂实现Ex-De发射的策略。

图1. (DMA)4LnCl7晶体结构、能量转移过程及防伪和信息加密应用图

未掺杂的 (DMA)4LnCl7晶体保留了Ln3+尖锐的特征发射峰，并具有90~100%的高量子效率（PLQY）。Sb3+掺杂后化合物显示出明显的颜色可切换的Ex-De发射。通过进一步的光谱研究发现，传统的通过宿主晶格敏化的能量转移过程在此类材料并不存在，相反的，Ln3+和Sb3+表现出两个相互独立的发光中心，并显示出不同的发光颜色及辐射复合寿命。

研究人员通过理论计算和部分电荷密度图证明了激子同时存在于 [TbCl6]3- 和 [SbCl6]3- 的可能性，通过不同Sb3+掺杂浓度样品的光谱表征发现Sb3+掺杂后化合物产生了新的缺陷能级D+，并根据PLQY及寿命变化确定了能级的位置，并提出了Sb3+掺杂化合物中存在的独特的能量转移机制，进行了防伪及信息加密应用。

图2. 计算的（a-c）未掺杂和（d-f）Sb3+掺杂后 (DMA)4TbCl7的电子能带、态密度及相应的价带（左）和导带（右）的部分电荷密度图

图3. （a）238 nm激发下监测的548 nm处的寿命。（b）323 nm激发下监测655 nm处的寿命。（c）323 nm激发下PLQY的变化。（d）Sb3+掺杂 (DMA)4TbCl7的能级图。

此外作者还进一步拓展合成出了具有更加丰富Ex-De发射的化合物，并通过减少Sb3+的浓度从而减少红色发光占比调控出具有在355 nm激发波长下的PLQY接近80%的白光发射的晶体，CIE色坐标为(0.35, 0.35)。

图4. （a）(DMA)4Tb0.5Ce0.5Cl7:5% Sb 和 (b) (DMA)4Tb0.5Ce0.5Cl7:0.75% Sb 晶体的激发谱和发光照片。（c）(DMA)4Tb0.5Ce0.5Cl7:0.75% Sb 晶体不同激发波长下的CIE色坐标，插图为355 nm激发下的色坐标。

该工作首次合成了具有高发光效率的 (DMA)4TbCl7和 (DMA)4CeCl7 单晶，并通过Ln3+离子与Sb3+结合实现了Ex-De发射，为稀土发光材料的合成和Ex-De材料设计提供了新的方向。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition，文章的第一作者是2022级博士研究生赵洪元。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Excitation Wavelength-Dependent Fluorescence of a Lanthanide Organic Metal Halide Cluster for Anti-Counterfeiting Applications
Hong Yuan Zhao, Qiujie Wang, Ziying Wen, Haibo Sun, Sujun Ji, Xuan Meng, Ruiling Zhang, Junke Jiang, Zhe Tang*, and Feng Liu* 
Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202316336

导师介绍

刘锋，山东大学齐鲁青年学者，山东省优秀青年基金（海外）获得者，前沿交叉科学青岛研究院研究员，博士生导师。2016年中科院合肥物质科学研究院博士毕业。同年获日本电气通信大学博士后研究基金从事钙钛矿光电材料研究工作。2018年获日本学术振兴会（JSPS）“海外特别研究员”项目资助，进一步开展高效钙钛矿光电器件研究工作。2020年7月入选日本文部省“卓越研究员计划”（Leading Initiative for Excellent Young Researchers FY 2020）。2020年12月加入山东大学前沿交叉科学青岛研究院。主要研究方向为钙钛矿太阳电池和发光二极管。截至目前，发表SCI论文60余篇，以第一作者或通讯作者在JACS，Angew. Chem. Int. Ed.，ACS Nano, Nano Letters, Adv. Funct. Mater., Advanced Science等国际顶尖期刊发表学术论文28篇(近五年19篇)，其中ESI高被引3篇，封面论文5篇，一作论文他引1800余次，授权国内外专利2项。



点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊

【声明】内容源于网络
0
0
X-MOL资讯
“X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台（官网x-mol.com），关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿，提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的新近论文，支持个性化浏览。
内容 19833
粉丝 0
X-MOL资讯 “X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台（官网x-mol.com），关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿，提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的新近论文，支持个性化浏览。
总阅读11.7k
粉丝0
内容19.8k