研究目的
通过将碳点与锆基金属有机框架复合,开发一种无稀土白光发射材料,用于白光发光二极管,以解决稀土荧光粉带来的成本和环境问题。
研究成果
CDs/Zr-MOF复合材料在固态下展现出37%的高光致发光量子产率,并能制备出色性能优良(CIE坐标(0.31, 0.34)、显色指数82且稳定性良好)的白光发光二极管。该方法为固态照明提供了一种无稀土、无毒的替代方案,在光电器件领域具有进一步发展潜力。
研究不足
所制备的白光LED发光效率相对较低,仅为1.7流明/瓦,且研究未深入探讨超过三个月的规?;虺て谖榷ㄐ晕侍?。若要实际应用,可能需要对参数进行优化并与其他材料进行对比。
1:实验设计与方法选择:
该研究通过合成Zr-MOFs和碳点,随后以AEATMS为粘结剂将其复合,制备出一种白光发射材料。其设计思路是利用MOFs与CDs的特性实现高效稳定的发光而无需稀土元素。
2:样品选择与数据来源:
Zr-MOF由H4L配体、ZrOCl2·8H2O和苯甲酸在DMF中合成;CDs由柠檬酸和尿素在氨水中合成;器件制备使用商用紫外LED芯片。
3:实验设备与材料清单:
材料包括柠檬酸、AEATMS、乙酸乙酯、己烷、DMF、丙酮、甲醇、CH3CN、尿素和水;设备包含微波炉、离心机、荧光光谱仪(FLS920P)、量子效率系统(FP-6000系列)、透射电镜(Philip CM 20 FEG)、XRD衍射仪(Bruker AXS D8 Quest CMOS)、光度计(Spectrascan PR650)、电源(Keithley 237)及热重分析仪(PerkinElmer STA 6000)。
4:0)、电源(Keithley 237)及热重分析仪(PerkinElmer STA 6000)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:Zr-MOF合成:将H4L、ZrOCl2·8H2O和苯甲酸混合于DMF中,120℃加热72小时,冷却后用DMF洗涤并分散于水相;CDs合成:将柠檬酸和尿素溶于氨水,700W微波处理6分钟,9000转/分离心10分钟,分散于水相;复合材料制备:将AEATMS与Zr-MOF、CDs在水相中混合后80℃干燥过夜;LED制备:将复合材料与硅树脂混合,沉积于紫外LED芯片上,80℃干燥1小时。
5:4L、ZrOCl2·8H2O和苯甲酸混合于DMF中,120℃加热72小时,冷却后用DMF洗涤并分散于水相;CDs合成:
5. 数据分析方法:采用荧光光谱仪测量PL光谱,量子效率系统测定PL量子产率和寿命,透射电镜进行形貌表征,XRD进行结构分析,用光度计和电源测试发光特性与J-V曲线,热重分析仪进行热性能测试。
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power source
237
Keithley
Testing current density-voltage characteristics
-
TGA equipment
STA 6000
PerkinElmer
Thermogravimetric analysis
-
fluorescence spectrometer
FLS920P
Measuring photoluminescence spectra
-
quantum efficiency system
FP-6000 Series
Testing PL decay lifetimes and PL quantum yields
-
TEM
CM 20 FEG
Philips
Transmission electron microscopy characterization
-
XRD diffractometer
D8 Quest CMOS
Bruker AXS
Collecting powder X-ray diffraction patterns
-
photometer
PR650
Spectrascan
Testing emission characteristics of WLEDs
-
UV LED chip
EPILED Co., Ltd.
Used as the base for fabricating WLEDs
-
microwave oven
Heating for CDs synthesis
-
centrifuge
Centrifuging samples
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