中國粉體網(wǎng)訊  白光LED由于其節(jié)能、環(huán)保以及長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于照明和液晶顯示領(lǐng)域。特別的，就液晶顯示背光源而言，其要求發(fā)光材料（藍(lán)、綠、紅）具有盡可能窄的發(fā)射帶寬和合適的發(fā)射波長(zhǎng)，從而獲得高的色純度及廣的色域范圍（>92% NTSC），而目前商用的氮化物紅色熒光粉難以滿足這一要求。近些年，Mn⁴⁺離子摻雜的氟化物熒光粉由于其能被藍(lán)光有效激發(fā)、高發(fā)光效率以及~630nm的尖銳譜線發(fā)射（帶寬<7nm）等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注，在廣色域液晶顯示領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。但是，該類材料的抗?jié)裥阅芷毡檩^差，這主要是因?yàn)椴牧媳砻娴腗n⁴⁺離子易與空氣中的水分發(fā)生水解反應(yīng)，導(dǎo)致材料劣化，影響最終LED器件的壽命，這也成為阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)。

在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院創(chuàng)新國際團(tuán)隊(duì)、中科院青促會(huì)以及海西研究院春苗計(jì)劃等支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱浩淼研究小組與陳學(xué)元研究小組合作，巧妙地利用一種快速的反向離子交換法對(duì)K₂TiF₆:Mn⁴⁺材料表面進(jìn)行處理，成功制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的K₂TiF₆:Mn⁴⁺@K₂TiF₆紅光熒光粉。該材料表面形成的惰性K₂TiF₆殼層不僅能通過阻擋內(nèi)層的Mn⁴⁺離子與水的接觸來提高抗?jié)裥阅�，還能有效阻斷激發(fā)態(tài)能量向表面晶格缺陷遷移的通道，從而達(dá)到提高發(fā)光效率的目的。研究結(jié)果表明，進(jìn)行反向離子交換處理后，材料（摻雜濃度7 at.%樣品）的發(fā)光效率由75%提高到93%；在85℃/85%濕度老化480 h后，材料的發(fā)光強(qiáng)度保持率由45%提高到89%，表明材料的抗?jié)裥阅艿玫搅舜蠓�提升。利用K₂TiF₆:Mn⁴⁺@K₂TiF₆紅色熒光粉與YAG:Ce³⁺黃色熒光粉封裝的暖白光LED器件在60 mA驅(qū)動(dòng)電流條件下，色溫3510 K，顯色指數(shù)Ra = 93，流明效率高達(dá)162 lm W^-1，為目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高值。

研究團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的反向離子交換法工藝快速簡(jiǎn)單，在室溫和常壓下即可進(jìn)行，可同時(shí)提高材料的發(fā)光效率和抗?jié)裥阅�。上述工作�?018年12月11日在線發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201813363)，并被選為Hot Paper。該論文的第一作者為助理研究員黃得財(cái)，LED器件封裝和測(cè)試工作由福建物構(gòu)所郭旺研究小組協(xié)作完成。

此前，研究團(tuán)隊(duì)首次利用高效離子交換法制備了高發(fā)光效率Mn4+摻雜K₂TiF₆熒光粉（Nat. Commun. 2014, 5, 4312），引起了國內(nèi)外業(yè)界高度關(guān)注及Mn4+基氟化物L(fēng)ED熒光粉研究熱潮，該工作入選2014年度中國光學(xué)重要成果。相關(guān)工作申請(qǐng)4件中國發(fā)明專利，其中已授權(quán)2件。此前，團(tuán)隊(duì)還利用甲醇作為沉淀劑，在室溫下用共沉淀法合成了K2NaAlF6:Mn⁴⁺紅色熒光粉，并對(duì)其低溫光譜學(xué)展開了系統(tǒng)的研究，揭示了Mn⁴⁺離子在基質(zhì)晶體中的格位占據(jù)及局域?qū)ΨQ性等關(guān)鍵信息（J. Mater. Chem. C 2018, 8, 2069-2076）。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）