单位:兰州大学
学科领域:材料科学与工程
研究兴趣:长余辉发光材料、高亮度LED/Mini LED/Micro LED照明及显示用发光材料、植物生长用发光材料、光电催化材料、发光材料与阻燃材料的复合等光转化材料及器件,极端条件下新材料的合成、结构精修及性能表征。
社会任职
1. 兰州大学“翠英学者”二级教授
2. 甘肃省侨联“一带一路”国际技术转移中心副理事长
3. 兰州大学光转换材料与技术国家地方联合工程实验室主任
4. 甘肃省光致无机发光材料行业技术中心主任;
5. 光功能与光转换材料学科创新引智基地负责人(“111计划”培育项目);
6. 《发光学报》编委
7. 中国材料研究学会第八届理事会理事
8. 中国物理学会发光分会委员
9. 中国物理学会稀土发光专业委员会委员
10. 中国物理学会第九届X射线衍射专业委员会委员
11. 英国皇家化学会会士
12. 国家新材料测试评价平台稀土行业中心第一届理事会理事
13. 国家新材料测试评价平台稀土行业中心咨询委员会委员
14. 中国可再生能源学会光化学专业委员会委员
15. 中国晶体学会粉末衍射专业委员会委员
16. 甘肃省高等学校化学化工、材料类专业教学指导、认证与教材建设委员会委员
个人简介
王育华,男,中共党员。日本东北大学工学博士,教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者,享受国务院政府特殊津贴。目前担任甘肃省光致无机发光材料行业技术中心主任、兰州大学光转换材料与技术国家地方联合工程实验室主任、光功能与光转换材料学科创新引智基地负责人(“111计划”培育项目)、甘肃省光功能材料工程实验室主任、兰州大学与台湾昆山科技大学共建“两岸光电材料及器件研发与技术转移中心”主任、兰州大学与日本东北大学联合共建“环境净化与能源转化材料联合研究中心”主任,南京理工大学“软化学与功能材料教育部重点实验室”学术委员会委员、西北工业大学“超常条件下材料物理与化学教育部重点实验室”学术委员会委员。迄今为止,在《Science Advances》,《Angrew. Chem. Int. Ed.》, 《Advanced Science》,《Adv. Fun. Mater.》,《Light: Science & Applications》,《J. Phys. Chem. Lett.》等国际相关领域期刊上发表论文300余篇,申请国家发明专利30余项,现已授权20余项,部分成果已转化。现任中国材料研究学会第八届理事会理事,中国物理学会发光分会委员、中国物理学会稀土发光专业委员会委员、中国物理学会第九届X射线衍射专业委员会委员、中国可再生能源学会光化学专业委员会委员、中国仪器仪表学会仪表材料分会常务理事、国际X射线衍射数据中心委员(Membership in the International Centre for Diffraction Data)、英国皇家化学会会士、国家新材料测试评价平台稀土行业中心第一届理事会理事,国家新材料测试评价平台稀土行业中心咨询委员会委员等。《发光学报》、《功能材料》、《材料导报》、《兰州大学学报》(自然版)、Current Chinese Science等编委,Frontiers in Chemistry - Solid State Chemistry副主编。
学术贡献
针对照明、显示等中存在的关键科学与技术问题,主要开展了光转换材料的设计与性能调控,在发光材料的构效关系和性能提升以及应用方面取得了一些突出的成果。一方面,丰富和深化了发光材料的光谱调控机理,对于新型高性能发光材料的开发设计具有指导意义;另一方面,研制了一系列高性能发光材料,有望在LED照明显示、Mini/Micro-LED、安全标识和植物生长等场景中实现应用。代表性工作如下:
1、稳定性提升新机制:在Sr2Si5N8:Eu2+中,通过M2+(Ba2+或Ca2+)和(AlO)+的化学单元共取代的成分设计,合成了近紫外-蓝光激发LED用红色氮氧化物荧光粉,分别为Ba-AlO-258和Ca-AlO-258系列(Sr2-yMySi5-xAlxN8-xOx:Eu2+ (My = Ba0.3, Ca0.3)。研究了其化学组分-晶体结构-发光性质的构效关系,提出了离子部分(Ba,Sr,Ca)-(O,N)n和共价部分(Si,Al)-(N,O)4之间尺寸平衡机制。这种化学共取代可以提高晶体结构的稳定性,从而引入合适的陷阱能级时明显改善258型荧光粉的热稳定性。目前与广东江门科恒公司进行到中试生产阶段。(J. Mater. Chem. C, 2020, 8: 9874-9884;发明专利: 一种照明显示用白光LED用荧光粉及其制备和应用 专利号: 201910644121.1(已授权)。
2、提高外量子效率新原理:通过增加荧光粉的稀土掺杂浓度,提高荧光粉的吸收,进而大幅提升荧光粉的量子效率和发光效率,该方法为获得MiniLED用高亮度窄带绿/红色荧光粉提供了一种理论基础和解决方案(Laser & Photonics Reviews, 2022: 2200462)。用合金氮化法合成窄带绿粉BaLiAl2Si2N6:Eu(BLASN:Eu),相较于传统方法,尺寸更小、亮度更高。根据理论和实测数据分析,增加压力过程中观测到的红移主要是由于晶体场分裂的增强、散射光效应和Stokes位移引起。由于完全可逆位移,该发射位置的变化与压力线性拟合λ = 1.58134P + 532.5396, R2 > 0.97。优异的灵敏度使我们的样品在压力超过16gpa时,可以实现从绿色到黄色的可见颜色变化。因此,它在MiniLED等方面具有潜在的应用价值(Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2001384.)。
3、限域生长钙钛矿量子点策略:采用 MOF/COF “原位限域”设计等,揭示了钙钛矿量子点稳定性提升的作用机制,为Micro-LED用高效稳定钙钛矿量子点的设计提供了有力的借鉴思路(Chem. Eng. J. 2023, 454, 1402851.授权专利号:ZL 2018 1 0546998.3,受理号:202110965062.6)。在非铅双钙钛矿Cs2AgBiCl6结构中,通过实验及理论计算揭示了Na+离子引入隔离[AgCl6]5-八面体减弱电子和声子耦合的作用机制,富Na体系(Na:Ag≈15:1)中电子和空穴波函数局域化在相邻的Ag+离子和Bi3+离子的周围,形成自陷发射实现;深化了钙钛矿的发光机理( Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202207454)。
4、降低局域结构对称性,部分解除宇称禁戒,大幅提升发光性能:在Eu2+或Ce3+激活的氧化物荧光粉中,通常可以获得相对较强的激发和发射,但是不能达到植物生长所需的红光波段。由Mn4+激活的氧化物荧光粉稳定、无毒,并提供650-685nm的红色发射。然而,在Mn4+激活的氧化物荧光粉中,由于宇称禁止跃迁,其发射强度不足。为了解决这个问题,我们在廉价的Sr4Al14O25:Mn4+荧光粉中采用阳离子取代调控微结构的策略成功地部分解除了宇称禁止跃迁,其具有良好的近紫外和蓝色激发及优异的发射性能,发射波段位于653nm,可用于促进植物生长。基于该荧光粉我们制备了一种新型的反射型太阳光转换膜系统,并进行了小球藻和玫瑰的实际生长实验,结果表明:实验组小球藻浓度比空白组高36±14% (甘肃定西) ;玫瑰植株生长高度比空白组高 174±80% (兰州新区) ,说明光转换膜可以有效促进植物生长。(Advanced Science, 2022, 2204418;专利申请号:PCT/CN2022/087168, CN202110409340.X,CN202110490190.X )
5、缺陷补偿能量传递新机理:长余辉材料自发现以来,由于其环保无污染、不依靠额外能源驱动(如人工光源、电等)、只吸收自然光就可以持续发光的特性得到了广泛的关注。经过数十年的研究,已探索出了一系列长余辉材料,但截止目前,这一系列材料中,只有绿色长余辉材料具有优异的性能,得到了商业化应用。其余材料则存在激发所需能量高(即无法被太阳光有效激发)、余辉强度低、余辉颜色单一(主要集中在蓝、绿色范围)等问题。我们针对上述关键问题,基于以下策略:1)能带调控探索新型多色长余辉材料;2)从已有性能优异的发光材料通过能量传递构建新型长波长余辉材料。选取SrMgGe2O6: Mn2+, Sm3+.研究对象,利用DFT密度泛函理论计算掺杂离子形成缺陷能级的位置,进而计算缺陷形成能,从而对应每个陷阱的来源,提出了一种可行的余辉机理(Chemical Engineering Journal . 450 (2022) 137820)。基于机理的研究结果,成功得到了SrAl2O4:Eu,Dy基黄色长余辉发光材料(发明专利:一种长余辉发光材料及其制备方法和应用,CN114774117A);目前与北方稀土进行产学研合作中试生产阶段。
工作经历
1992-1996 年 兰州大学材料科学系讲师。
2001-2002 年 兰州大学物理科学与技术学院副教授 。
2004-2021 年 兰州大学物理科学与技术学院教授 。
2021至今 兰州大学材料与能源学院教授 。
2006-2012 兰州大学物理科学与技术学院副院长。
2006-2007 日本秋田大学材料科学与工程系客座教授 。
2011.03-2011.04 日本大阪大学、东北大学、国立物质科学研究所(NIMS)客座研究员。
2011 年至今 特殊功能材料与结构设计教育部重点实验室。
2012-2018 兰州大学国际处、港澳台事务办公室主任 。
2016 年至今国家发改委光电转换材料与技术国家地方联合工程实验室主任。
2017 年至今光电转换材料与技术国家地方联合工程实验室主任。
教育经历
1985-1989 年,山西师范大学化学系化学专业,获理学学士学位。
1989-1992 年,兰州大学材料科学系无机化学专业硕士。
1997-2001 年,日本东北大学工学院材料化学博士。