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一种新型具有超高吸收效率的Cs2MnF6红色荧光粉

Mn4+离子激活的氟化物红色荧光粉由于其窄带发射、宽带吸收的特性,以及成本低廉、合成方法简单的优点,是Eu2+激活的氮化物荧光粉的有力竞争者。获取高外量子效率的氟化物红色荧光粉仍是当今面临的重要挑战,江西理工大学叶信宇教授(点击查看介绍)课题组另辟蹊径,从提高吸收效率方面着手,将Mn元素作为做进荧光粉基质,进而提高外量子效率,为合成高外量子效率的Mn4+离子激活的氟化物红色荧光粉提供了一种新的思路。


叶信宇教授课题组找到了一种具有超高吸收效率和高热稳定性的Cs2MnF6红色荧光粉。在468 nm的激发下该红色荧光粉呈现出了一系列以635 nm为中心的窄带发射。同时,通过Sc3+ 和Si4+ 离子的固溶掺杂使Mn4+ 局部环境发生变化,有效提升了Cs2MnF6红色荧光粉的发光强度。Cs2MnF6: Si4+ 荧光粉表现出了良好的热稳定性,当温度升高到175 ℃时仍能保持室温发光强度的115%。由于该荧光粉中Mn4+既是基质离子也是激活中心,因此Cs2MnF6具有超高的吸收率(88%),在内量子效率为54.9%的情况下,外量子效率可以达到48.3%。将Cs2MnF6: Si4+、YAG: Ce3+ 和蓝光芯片封装后得到了一个低色温(CCT=3297K),高显色指数(Ra = 86.2,R9 = 82.1)的暖白光LED(LED-1),而将Cs2MnF6: Si4+、β-sialon: Eu3+ 和蓝光芯片封装则可以得到一个具有超宽色域(NTSC = 122.3%)的白光LED(LED-2)。Cs2MnF6系列红色荧光粉在暖白光照明和宽色域显示领域具有很大的潜在应用潜力。

图1 Cs2MnF6 的激发和发射光谱图(a),Cs2MnF6、 Cs2MnF6:5%Sc3+和Cs2MnF6:5%Si4+ 荧光粉的发光强度和温度的关系图(b)


图2 封装得到的白光LED-1的电致发光光谱图(a)和LED-2的色域图(b)


这一成果近期发表在美国化学会期刊Inorganic Chemistry 上,文章的第一作者是江西理工大学硕士研究生张俊飞


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Cs2MnF6 Red Phosphor with Ultrahigh Absorption Efficiency

Junfei Zhang, Lili Liu, Shengan He, Jiaqing Peng, Fu Du, Fengli Yang, Xinyu Ye

Inorg. Chem., 2019, 58, 15207-15215, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02140


叶信宇教授简介

叶信宇,江西理工大学材料冶金化学学部教授,国家离子型稀土工程技术研究中心副主任,江西省稀土荧光材料及器件重点实验室主任,博士生导师,江西省稀土学会稀土应用分会副主任委员。2008年在北京有色研究总院取得博士学位,同年就职于江西理工大学。


研究领域是稀土荧光材料以及相图热力学计算,主持了国家自科基金、863课题子项、国家工信部项目等在内的纵横向课题30余项,一作或通讯作者在ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem. C、J. Phys. Chem. C、J Eur Ceram Soc、Inorg. Chem.、Ceram. Int. 等杂志上发表SCI论文38篇。获授权国家专利10项,出版《稀土元素化学》教材一部。国家公派访学美国宾州州立大学,受聘为Visiting Scientist(客座科学家)。入选江西省百千万工程人才、青年井冈学者,并获江西省杰出青年人才资助计划支持。获江西省科学技术进步二等奖、中国有色金属工业科技二等奖等多个奖项。

E-mail: xinyye@yahoo.com; 70174107@qq.com


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