成果简介
习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中宣布将提高“国家自主贡献”力度，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。我国高达70%以上的电能来源于火力发电。火力发电排放出大量的二氧化碳，这与实现碳中和的目标相矛盾。大幅度地节约照明用电有助于实现我国所承诺的碳中和战略目标。白光发光二极管（WLEDs）是一种固态的半导体发光器件，也是一种新型的节能光源。因此，WLEDs的广泛应用可大幅度地节约照明用电，是实现碳中和的有效手段之一。
白光二极管（W-LEDs）是一种固态的半导体发光器件，也是一种节能的新型光源。目前研究最多并已实用化的光转换型W-LEDs主要为InGaN 蓝色LED 芯片激发YAG:Ce 黄色荧光粉系统，该系统主要是将蓝光芯片与黄色荧光粉封装，通过芯片激发荧光粉产生的黄光与芯片本身发出的蓝光形成复合白光。此技术是当今最成熟、最简单的W-LEDs技术。但是，蓝光芯片+YAG:Ce 荧光粉技术方案形成的白色光，因缺乏红光成分，因此是一种假的白光。其缺点主要表现在色温偏高、显色指数低、色彩还原性差等，从而限制其在诸如歌剧院等许多重要场合作为照明光源之应用。不过，若在该系统的黄色荧光粉外再恰当地涂覆一层蓝光激发的红色荧光粉（红光发射的荧光粉），则不但上述的诸多缺点就可以得到有效的克服与化解，而且所获得的具有黄、蓝和红三基色成分的白光之品质已比较接近真实的白光了。
综上所述，蓝光激发的红光荧光粉是蓝光激发WLEDs的重要组成部分。在众多的红光荧光粉中，鉴于Mn4+掺杂氟化物红光荧光粉具有许多优点，比如在蓝光区有强烈的宽带吸收光谱，而在红光区则有强烈的窄带发射光谱，且热稳定性较高，高温下热猝灭率相对较小，室温下荧光量子效率高等，因此，很快就得到商业化应用。然而在实际应用中，该类荧光粉还有一些问题需要进一步研究与解决：（1）发光强度不够高。该类荧光粉中Mn4+的发光属于被晶体场部分解禁的宇称禁阻的d→d跃迁发光，因此发光不够强，主要的表现是其与黄光荧光粉的质量配比高达3.5:1，说明它的发光强度比黄光粉的弱得多；（2）耐热性不够高。在WLEDs的工作温度（150- 180℃）下，其发光强度会因热猝灭而骤降至室温时的50-70%；（3）耐水性不够好。在潮气的作用下，其发光强度会因Mn4+的水解而迅速衰减。（4）工业化生产的瓶颈有待解决。该荧光粉需要用K2MnF6作为激活剂，该激活剂系在酸性的条件下用H2O2还原高锰酸钾后制备而得，相应的反应非常的剧烈，当高锰酸钾的用量超过一公斤时，反应呈现不可控制的、爆沸的状态。故难以大规模工业化量产。针对上述产业化关键技术问题，本成果在无还原剂(H2O2)的条件下应用自身氧化还原的室温合成法与表面钝化法相结合也合成得到发光强度、耐热性和耐水性都得到提高的Mn4+掺杂氟化物红光荧光粉K2SiF6:Mn4+@ K2SiF6。该法的亮点与特色如下：(1) 解决原来所存在的无法工业化生产的瓶颈问题。在室温下，应用自身氧化还原反应生成激活剂氟锰酸钾，然后原位进行阳子交换得到K2SiF6:Mn4+。因无还剂参与，所以反应过程非常的平缓，解决原来所存在的无法工业化生产的瓶颈问题。(2)发光强度高、包覆样品的发光强度是对照品的1.45倍；(3)发光热稳定性好。在180℃下发光强度是室温下发光强度的2.14倍，解决了发光热稳定性差的问题。此时的发光强度是对照品在室温下发光强度的3.10，基本解决了发光强度不够高的问题。(4)耐水性良好。在水浸泡6 h后，剩余发光强度高88%。
应用前景。
本成果的红光荧光粉应用来组装得到的白光LED灯所发光的白光是暖白光，其相关色温低，显色指数高，可用于歌剧院，教室等高端的应用场合。
成熟度
基础研究。
成果展示
图1 原型白光LED灯发光的照片
成果完成人
广西大学化学化工学院：廖森
成果转化，请联系成果与合作处，联系人：刘老师，联系电话：0771-3272162。