近年来, 三维荧光技术已经成为常用的化学分析技术, 但有些结构相近的荧光有机物的三维荧光光谱十分相似, 可能导致分析结果错误。 因此, 如何精准区分具有相似三维荧光光谱的有机物是十分重要且亟待解决的问题。 荧光量子产率和荧光寿命是荧光有机物两个重要的光学参数, 对于分子结构的差异更灵敏。 对吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的三维荧光光谱、 荧光量子产率和荧光寿命进行了研究。 结果表明, 它们的三维荧光光谱都出现两个荧光峰, 且荧光峰位置十分接近。 吲哚和L-色氨酸的荧光峰大致位于［激发波长, 发射波长］=［275, 340～350］和［220, 340～350］ nm附近, 3-甲基吲哚的荧光峰位于［激发波长, 发射波长］=［280, 365］和［225, 365］ nm附近。 在相同浓度下, 三种有机物在激发波长为275～280 nm处的最高荧光强度依次为: 吲哚>3-甲基吲哚>L-色氨酸。 利用绝对量子产率测量技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率分别约为0.264、 0.347和0.145; 利用时间相关单光子计数技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光寿命分别约为4.149、 7.896和2.715 ns。 研究表明, 荧光寿命和荧光量子产率能区分三维荧光光谱相似的荧光有机物, 研究结果在荧光有机物的准确识别上具有重要的价值。

利用水热合成方法, 在170 ℃下用3,5-吡啶二甲酸(3,5-H2pdc)和3,4-吡啶二甲酸(3,4-H2pdc)与高氯酸铕(Eu(ClO4)3)水溶液反应合成了一种新的Eu(III)配合物{［Eu2(3,5-pdc)(3,4-pdc)2(H2O)4］·3H2O}n。X射线单晶衍射测试表明该配合物为二维结构, 属单斜晶系, P21/m空间群, 其晶胞参数为a=0.598 20(4) nm, b=2.639 21(19) nm, c=1.147 58(9) nm, α=γ=90°, β=102.628 0(10)°。对该配合物进行了元素分析、红外光谱等表征, 并进行了荧光激发光谱、发射光谱、荧光寿命、绝对发光量子产率等测试, 结果表明, 该配合物能够发射稀土Eu(III)的特征发射光谱, 其5D0→7F2跃迁的荧光寿命为338 μs, 在313 nm的紫外光激发下, 发光量子产率为24%。

本文采用简单的室温球磨法制备了一系列L-组氨酸(L-His)和5-氨基戊酸(5-Ava)修饰的Cs3Cu2I5钙钛矿荧光粉, 并对Cs3Cu2I5∶x%L-His和Cs3Cu2I5∶x%5-Ava(x=0、0.5、1、1.5、2)样品的物相、形貌、光学和稳定性进行了分析。氨基酸添加未对Cs3Cu2I5钙钛矿的晶体结构造成影响, Cs3Cu2I5仍属于Pnma空间群, 但氨基酸的加入对钙钛矿的晶粒尺寸有一定的限制作用, 并有效改善了其光电性能。当x=1时, 经L-His和5-Ava修饰的Cs3Cu2I5钙钛矿较纯Cs3Cu2I5钙钛矿的荧光强度分别提升约1.30倍和1.41倍, 光致发光量子产率(PLQY)提高约25.09个百分点和30.47个百分点, 荧光寿命有效延长。研究发现, 性能的改善与氨基酸中氨基以及羧基基团的作用有关, 氨基以及羧基基团钝化了钙钛矿的缺陷并抑制非辐射复合过程的能量损失。此外, 采用L-His和5-Ava修饰的Cs3Cu2I5钙钛矿荧光粉制备了蓝光发光二极管(LED), 在70 mA的偏流下, 该LED光效率较纯Cs3Cu2I5器件分别增强达1.85倍和2.10倍, 表明这类材料在LED领域有着极大的应用价值。

在光电显示领域中, 量子点发光二极管(quantum dots light-emitting diode, QLED)因其宽的光谱可调性、窄的半峰全宽、高的色纯度等优异性能而受到广泛关注, 并被认为是下一代显示技术极为突出的候选者。目前, 镉基QLED的红、绿、蓝三色发光性能已十分接近有机发光二级管的水平, 但是镉元素对人体及环境具有严重的危害性。InP量子点具有较大的激子波尔半径、宽的光谱可调性(可覆盖整个可见光区)以及与镉基量子点相媲美的光电性质, 而成为最有望替代镉基量子点的环境友好型量子点。因此, 本文详细总结了近年来InP量子点的合成(核壳的结构、配体的选择等)与荧光性能及其QLED发光性能等方面的研究进展, 并对InP QLED所面临的问题、挑战及其可行性解决方案进行了讨论和展望。

钙钛矿量子点具有光致发光量子产率高、发光光谱可调、光谱宽度窄、缺陷容忍度高以及独特的量子限域效应等优点, 因此成为研制新型高效率发光二极管(LED)的热门材料。本文介绍了近几年基于钙钛矿量子点LED的研究最新进展。首先, 介绍了钙钛矿量子点独特的晶体结构及钙钛矿发光器件的工作原理。然后, 阐述了合成高光致发光量子产率(PLQY)量子点的方法及提高钙钛矿量子点LED效率的若干方法。最后, 分析了当前钙钛矿量子点LED所面临的挑战如不稳定性及毒性, 以及可应用在显示和照明方面的高效率LED所展现的前景。本综述为研制更高效率以及更加安全的钙钛矿量子点发光器件提供了有益的见解。

力致变色荧光材料具有机械力刺激响应的性能，在压敏传感等领域有着广阔的应用前景。本文制备了一种具有聚集诱导发光效应的二氰基二苯乙烯基苯衍生物(DCS-Bn)，采用高分辨质谱对其化学结构进行了表征。通过吸收光谱和荧光发射光谱研究了DCS-Bn的光物理性质，并使用差示扫描量热仪和X射线粉末衍射仪考察了其聚集态结构。实验结果表明，DCS-Bn在溶液和固体状态均具有较强的发光性能。并且，基于DCS-Bn独特的棒状分子结构及“晶态-非晶态”的聚集态结构变化，该材料具有力致发光变色性质。采用溶剂熏蒸或者加热处理，DCS-Bn荧光颜色又能恢复，在可重复书写荧光材料等领域具有潜在应用价值。

近年来, 新兴的铅卤化物钙钛矿材料由于其高荧光量子产率(PLQY)、高色纯度、带隙可调等特性, 在光电子器件应用方面受到了广泛的关注。然而, 重金属铅的毒性严重阻碍了其大规模的生产和商业化发展。因此, 开发低毒性的无铅钙钛矿材料成为该领域亟待解决的问题。本文采用高温热注入法制备了一种无铅铜基卤化物Rb2CuBr3材料, 系统探究了原料中Rb+/Cu+量的比和反应时间对合成Rb2CuBr3的纯度和结晶质量的影响。透射电子显微镜显示合成的Rb2CuBr3微观特征为一维棒状形貌, 这与其固有的一维晶体结构相符。此外, 制备的Rb2CuBr3材料表现出明亮的紫光发射(390 nm), PLQY高达91.75%。进一步, 采用温度依赖的光致发光(PL)和时间分辨的PL测试, 证实了该材料较大的斯托克斯位移和宽的发射光谱来源于自限域态激子相关的辐射复合。整体来讲, 这种具有高效发光特性的无铅Rb2CuBr3材料在未来的照明及显示等领域具有巨大的应用潜力。

采用高温固相法制备了一系列Dy 3+,Sm 3+共掺杂的KAlSiO4荧光粉材料。实验结果表明,少量Dy 3+,Sm 3+的掺入没有改变KAlSiO4的晶体结构。当用Dy 3+的特征激发波长激发KAlSiO4∶1%Dy 3+,w% Sm 3+时,发射光谱显示,样品中存在从Dy 3+到Sm 3+的共振非辐射能量传递,同时色坐标移动很小,并发生了528 nm处的红移和713 nm处的蓝移现象;当用Sm 3+的特征激发波长激发KAlSiO4∶1.5% Sm 3+,v% Dy 3+时,发射光谱与KAlSiO4∶1.5% Sm 3+发射光谱相似,没有出现Dy 3+的特征发射峰,但Sm 3+在651 nm处的发光强度提高了6.5倍。这说明没有发生从Sm 3+到Dy 3+的能量回传,Dy 3+的引入促进了晶格的匹配,使得Sm 3+的发光强度得到大幅增强。通过理论计算得出从Dy 3+到Sm 3+的能量传递效率最高可达52%,能量传递相互作用是电四级-电四级相互作用。荧光粉的色坐标均在(0.41,0.51)附近,位于黄绿色区域。386 nm激发下的内量子产率从25.8%逐渐提高到42.6%。