解决当前固态白光LED照明问题的关键之一是研制一类在近紫外光激发下实现白光发射的单组份荧光体。有机卤化铅钙钛矿材料的合成无需高温和贵金属，在可见光乃至红外区域有可控的能带结构，具有优异的光生载流子迁移性能、高的激子束缚能和振子强度等特点，因此有望实现高性能的光致发光效率。然而，目前白光发射卤化铅晶格的研究才刚刚起步，仅有为数不多的钙钛矿发生显著的延性晶格形变，通过电声耦合实现基于自陷态激子的宽谱白光发射性能，而且这类材料存在高湿条件下不稳定和量子产率偏低等弊端。 图1. TMOF-5的晶体结构、荧光发射和色坐标。 费泓涵教授课题组拟结合当前钙钛矿和MOF两大热门晶格材料的优点：1）钙钛矿中金属卤族结构单元具有优异的光生载流子迁移能力；2）多孔MOF具有水热稳定性出色的特点，且提供了优异的有机配体修饰平台和孔径，供进一步调控发光性能。该课题组近期创制了一类以一维金属卤族链接为次级结构单元（SBU）和以对苯二甲酸为支柱的本征宽谱白光发射材料（TMOF-5，图1）。这类网状MOF的禁带宽度可由SBU中的卤素离子（Cl/Br/I）调控，在紫外光激发下实现了覆盖全部可见光范围的白光发射，半峰宽和显色指数分别高达207 nm和89，并由变温荧光、时间分辨荧光和DFT计算基本证实了基于自陷激子的发光机理（图2）。 图2. TMOF-5的变温荧光、时间分辨荧光和DFT理论计算。 相比较于卤化铅钙钛矿，这类MOF体现了三大潜在的优势。1）MOF中阳离子型金属卤族SBU不存在导致钙钛矿结构坍塌的端基卤素离子，大幅提高水热稳定性；2）这类MOF可实现官能团修饰（氨基）和客体分子封装，为引入第二个荧光基团提供了优异的平台，研究中已得到氨基官能团修饰的单晶结构，并采用Eu3+作为客体离子调控冷暖白光性能。3）MOF具有低维金属卤族结构单元，比传统二维/三维钙钛矿更倾向于发生晶格形变，降低激子自陷的能垒，有望提高量子产率。该研究表明，从有机卤化铅钙钛矿的晶格结构源头出发，将卤化铅结构引入到MOF中可大幅提高其水热稳定性和易修饰性，同时保留了钙钛矿本身的光生载流子特点，有望实现一类同时具有高量子产率、高稳定性和可调控的白光发射荧光体。 相关研究成果发表于国际权威化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.上，课题组博士生彭成栋和宋雪玲是共同第一作者，费泓涵教授为通讯作者。 论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201903665
