近年來, 發光二極體材料及器件的大量研究使其有望在固態白光照明領域取代傳統光源, 大幅降低全球照明能耗. 現今, 白光LED領域的關鍵研究之一是開發具有白光發射性質的單組份熒光體. 只有少數基於(110)晶面的二維鈣鈦礦結構鹵化鉛材料表現出獨特的本徵寬譜白光發射性能, 可通過宏觀的晶體結構設計調控材料的發光性質, 這些性質均不同於傳統納米材料的表面缺陷發光機理. 然而, 目前這類鹵化鉛鈣鈦礦材料的發光量子產率偏低, 穩定性較差, 極大地限制了該類材料的實際應用.
我校化學科學與工程學院費泓涵教授課題組致力於金屬有機骨架的修飾與非均相催化領域的研究, 針對上述問題積極攻關研究. 近日, 該課題組利用陰離子結構導向劑作為模板合成了一類結構新穎的陽離子型無機鹵化鉛二維層狀晶格材料, 該類材料表現出具有大斯托克位移的寬光譜發射, 幾乎覆蓋全部可見光範圍, 熒光絕對量子產率最高約11.8%. 這些波紋狀陽離子型鹵化鉛二維晶面的金屬中心配位環境發生扭曲, 導致畸變晶格內的電子-聲子耦合, 並生成了大量的自陷激子. 發光機理研究表明, 二維晶面中的Pb-Cl鍵在室溫下的伸縮振動克服了電子從自由態轉變至自陷態的勢壘. 更重要的是, 該類陽離子型二維無機鹵化鉛材料表現出優異的化學穩定性和光熱穩定性, 在室溫大氣環境下用紫外燈 (4 W, 365 nm) 照射30天后, 發光強度幾乎保持不變. 因此, 該類材料初步解決了鹵化鉛鈣鈦礦材料在空氣環境中較為敏感的弊端, 並能進一步通過晶體結構調控改善其發光性能, 擁有廣闊的應用前景.
日前, 相關研究成果以 'Intrinsic Broadband White-Light Emission from Ultrastable, Cationic Lead Halide Layered Materials' 為題發表於國際權威化學期刊Angew. Chem. Int. Ed.上 (論文連結: Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 14411-14416) , 該課題組為唯一完成人, 費泓涵教授為單獨通訊作者, 課題組本科生莊澤文和博士生彭成棟為共同第一作者.
費泓涵教授於2015年作為特聘研究員加盟同濟大學化學系 (現化學科學與工程學院) 和高等研究院, 2016年入選國家青年千人計劃, 受聘為同濟大學特聘教授. 上述研究工作獲得國家自然科學基金面上項目 (51772217) , 青年基金項目 (21501136) 和青年千人啟動經費等基金支援.
