近日，北京理工大学王涌天教授团队成员陈冰昆副教授与香港城市大学Andrey L. Rogach教授、河北师范大学林政国副教授合作，设计了一种新的高效发光的铜基金属卤化物，并实现其批量制备和多种发光应用。相关成果以“Organic-Inorganic Copper Halide Compound with a Near-Unity Emission: Large-Scale Synthesis and Diverse Light-Emitting Applications”为题，发表于《先进功能材料》期刊（Advanced Functional Materials, 2023, 2310561, DOI: 10.1002/adfm.202310561）。

图1. 反溶剂法合成(TPP)₂Cu₄I₆ 2DMSO制备流程示意图及相关表征

通过简易的一步反溶剂法合成(TPP)₂Cu₄I₆ 2DMSO (TPP为四苯基磷)，并使用滤膜辅助后处理获得高质量粉末样品，单次制备可达1克。其晶体结构中，[Cu₄I₆]^2-多面体被大的有机阳离子TPP⁺和结晶分子DMSO隔离开，形成典型的有较强空间限域效应的零维电子结构。

图2. (TPP)₂Cu₄I₆ 2DMSO的发光性能及DTF理论计算

(TPP)₂Cu₄I₆ 2DMSO发光性能优异，其拥有横跨200-500 nm的超宽激发光谱，并且在紫外光激发下展现峰值位于515 nm的绿色宽带发射光谱，约78 nm的半峰宽以及85 nm的大斯托克斯位移，其荧光量子产率高达99.5%，是已有报道中最高效率的绿色发光材料之一。此外，其荧光寿命为2.53 s。将这些光学性质与理论计算的结果相结合，该团队猜测其发光行为与[Cu₄I₆]^2-多面体及STE(自限域激子)有关。

通过变温荧光光谱中半峰宽和对应温度的拟合，(TPP)₂Cu₄I₆ 2DMSO的黄-里斯因子被计算为36.68，表明了其具有较强的电子-声子耦合作用，且其激子自限时间为290 fs，暗示了超快STE态的形成。其发光机理为：在高能紫外激发下，电子吸收光子能量从基态跃迁到激发态，形成自由激子，由于[Cu₄I₆]^2-多面体的扭曲带来产生的电子-声子耦合作用，形成自限态，自由激子被其捕获，最后通过辐射复合的方式回到基态，产生宽带绿色发射。

该团队探索了(TPP)₂Cu₄I₆ 2DMSO的不同发光应用：下转换白光LED、闪烁体、荧光墨水，实现了高效的冷白光和高质量全光谱白光、对物体的X射线成像及可见光下隐形的加密图案。

综上所述，该工作报道了一种全新的金属卤化物材料，实现了其简易、批量制备，并深入研究其发光机理，最后探索了其在白光LED、X射线探测和成像、信息存储和防伪等领域的应用潜力。

（摘自北京理工大学）