近日，我校化学化工学院先进功能材料团队杨晓刚博士在英国皇家化学会旗下顶级期刊《Chemical Science》上发表题为“Low thermal quenching of metal halide-based metal-organic frameworkphosphor for light-emitting diodes”的研究论文。杨晓刚副教授为第一作者，杨晓刚副教授、马录芳教授为共同通讯作者，洛阳师范学院为该论文独立完成单位。
荧光材料因其独特的光学性质被广泛应用在显示、照明、食品检测、温度传感等领域。在实际应用过程中，热猝灭一直被认为是不可避免的，且严重影响荧光粉的发光性能和使用寿命。目前，商业化所用荧光粉主要是一些无机材料，这类荧光粉由于原料成本高（含稀有金属）、制备工艺复杂（需经过1000多度的高温烧结过程），而且还存在热猝灭等问题。因此提高荧光粉发光效率、降低成本和热猝灭将为未来显示、固态照明市场带来新的机遇。
为提高荧光粉的抗热猝灭性能和发光效率，作者利用简便的溶剂热法（120 °C乙醇中合成）合成了一例含金属卤化物无机链的金属-有机框架（MOF）材料。其结构中，大体积π-共轭吖啶光活性分子通过强的配位键和吖啶分子间π···π堆积作用力被CdCl2无机链所锚定。同时，CdCl2无机链也被吖啶有机π-共轭体系所包围，形成致密的刚性结构。这种结构特点大幅度减少热猝灭和水的破坏。另一方面，离域吖啶π-共轭隧道和CdCl2无机链的交替排布能促进电荷转移，赋予该MOF高的发光效率和光电性能。
作者结合实验和理论计算证明了吖啶分子间π···π堆积形成的离域π-共轭隧道和CdCl2无机链的锚定作用，该结论对提高材料稳定性和发光效率有很大的贡献。该MOF荧光粉在150 °C时仍能保持其室温下发光强度的84%。这一数值接近于目前报道的无机荧光粉，超过一些商业化的荧光粉。另外，MOF荧光粉在水中浸泡2个月后，仍能保持原有样品强度的95%。基于材料高热稳定性、水温度性和高发光效率，作者进一步制备了绿光和白光LED器件。在180 mA驱动电流下，LED器件的白光色坐标为(0.331, 0.334)，色温为6821 K，显色指数为81.1。该工作为设计低热猝灭MOF荧光粉及其在固态照明领域应用提供了新的思路。
该论文的工作得到了国家自然科学基金、河南省杰出青年科学基金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D4SC04228J
