科研动态：稀土发光材料及器件研究所在《Advanced-Functional-Materials》上发表学术论文

科研动态：稀土发光材料及器件研究所在《Advanced-Functional-Materials》上发表学术论文

日前，我校稀土学院稀土发光材料及器件研究所在国际材料科学领域顶级学术期刊《Advanced Functional Materials》（一区top，影响因子19.9）上发表了题为“Balanced Cr³⁺ and RE³⁺ Luminescence in a Novel Non-Concentration-Quenching Cs₂RbCrF₆: High-Efficiency Wide-Coverage NIR Phosphors Toward Solvent Extraction Monitoring”的研究论文。论文第一作者为2023级博士研究生潘锡翔，通讯作者为刘松彬、叶信宇教授，江西理工大学为唯一通讯单位。

   随着近红外光谱检测技术的发展，宽光谱覆盖、高发光效率的近红外光源在光谱检测、生物成像及信息防伪等领域具有重要应用前景。然而，传统Cr³⁺掺杂近红外荧光粉的发射主要集中于近红外一区（NIR-I），通过稀土离子共掺杂向近红外二区（NIR-II）拓展时，往往伴随着Cr³⁺发射强度的衰减，如何实现宽光谱发光仍是一项重要挑战。

图1 通过基质结构设计实现宽覆盖近红外发光四意图

针对这一问题，研究团队从基质结构设计入手，采用无外加氢氟酸的溶剂热方法，制备了双钙钛矿结构Cs₂RbScF₆:Cr³⁺近红外荧光粉。得益于其较大的发光离子间距，该荧光粉未出现浓度猝灭。全Cr取代的Cs₂RbCrF₆荧光粉发光强度最强，其内、外量子效率分别达到84.2%和32.1%，表现出发射峰为775 nm、半峰宽约118 nm的近红外宽带发射。在此基础上，进一步在Cs₂RbCrF₆中引入Yb³⁺、Nd³⁺和Er³⁺，利用高含量Cr³⁺发光中心对RE³⁺的有效敏化作用，在增强RE³⁺特征发射的同时，仍保持较强的Cr³⁺宽带发射，实现了Cr³⁺与RE³⁺发射的有效平衡，从而获得了650-1600 nm范围的高效宽覆盖近红外发光，荧光粉的内量子效率高达到74.1%。此外，团队将所制备的荧光粉与蓝光LED芯片结合，构建了近红外荧光粉转换型LED（NIR pc-LED）器件，并展示了其在稀土溶剂萃取过程检测中的应用潜力，可定量检测水相与有机相中Nd³⁺浓度，并识别有机相中1 vol%水夹带。这项工作把“高Cr含量”从猝灭源转化为敏化源，为高效宽覆盖近红外材料与过程分析光源提供了新设计逻辑。

图2 Cs₂RbCrF₆系列荧光粉的发光性能及其在稀土溶剂萃取过程检测应用

该研究为高效宽覆盖近红外发光材料的设计提供了新思路，也为稀土溶剂萃取过程光学监测技术的开发提供了参考。本工作得到了国家自然科学基金委员会、江西省科技厅以及江西理工大学的大力资助。

团队介绍：稀土发光材料及器件研究所是跨材料、冶金、化学等多学科的综合性研究机构，依托于国家稀土功能材料创新中心、国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心、离子型稀土资源开发及应用教育部重点实验室等多个国家级科研平台，研究平台及条件处于国内领先水平。近年来承担国家重点研发计划重点专项、国家自然科学基金等国家级及省部级项目50余项，企业横向课题10余项，总经费近2000万元；获江西省科技进步奖二等奖、中国稀土科学技术奖二等奖等省部级科技奖励10余项，在Materials Today发表等SCI论文150余篇，授权发明专利20余件，部分成果达国际领先水平并已推广应用。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-77482-4

（文/图 潘锡翔 刘松彬）