近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料及制备与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料及制备与应用，该双钙钛矿材料的化学式满足A2B1‑xCxB′1‑yLnyX6，其中，A、B和C为正一价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合，A、B、C三者互不相同；B′为Al、Bi、In正三价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合；Ln为正三价的各种稀土元素中的一种或几种的组合。双钙钛矿材料尤其可作为白光荧光材料的应用。本发明专利技术通过对双钙钛矿中的两类B位元素的组成进行改进，将部分B被C取代，部分B′被稀土元素Ln取代，并通过控制取代对应的摩尔分数x、y，对应得到的近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料与YAG:Ce3+相比发射光谱范围更宽、制备简单，尤其适用于白光LED器件中。

【技术实现步骤摘要】
近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料及制备与应用
本专利技术属于发光材料
，更具体地，涉及一种近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料及制备与应用，该近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料可以是通过稀土离子掺杂得到的卤化物无机双钙钛矿荧光粉，发射光谱范围宽且制备简单，可作为无机荧光粉材料应用于半导体照明(如白光LED)。
技术介绍
随着社会的发展，人们物质生活极大丰富的同时，也对生活品质提出了更高的要求。当今社会，人们的照明理念已经从对亮度的需求提升到对色温、显色指数的需求。目前，实现白光LED主要有以下两种方法：(1)蓝光LED芯片组合下转换黄光荧光粉；(2)采用紫外InGaN芯片激发多光色混合相荧光粉。然而，由于红光成分不足导致按照第一种方法生产的产品存在显色指数(CRI)低和相关色温(CCT)高的缺点，因此，这种白光LED的应用受到了一定的限制。通过第二种方法获得的产品又存在着不同荧光粉之间降解率不同和配比调控困难的缺陷。市场迫切需要新型高效的白光LED产品以实现更新换代。在国家政策的大力引导和市场的巨大需求下，学界积极探索新型的白光LED发光材料，促使LED产业规模不断壮大。尤其是近年来，钙钛矿材料因其发射光谱随尺寸可调、斯托克斯位移大、发光效率高、发光稳定性好等一系列独特的光学性而成为近年来研究的焦点，并取得了重大进展。钙钛矿材料以其优越的光学性能而被认为是未来很有潜力的LED发光材料。但不可忽略的是，现有的钙钛矿材料往往存在发射光谱范围窄的问题。宽光谱发射仅仅存在于有机-无机杂化钙钛矿材料中，但是通常这类材料对光、热和水汽都极为敏感。而本专利技术通过探索研发，得到了对光、热和水汽稳定的宽光谱发射双钙钛矿材料，这一材料及发光现象目前尚未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料及制备与应用，通过选取具有特定组成的双钙钛矿材料作为白光荧光材料(尤其是单基质白光荧光材料)来应用，并进一步通过对双钙钛矿中的两类B位元素的组成进行改进，将部分B被C取代，部分B′被稀土元素Ln取代，并通过控制取代对应的摩尔分数x、y，与现有技术相比能够有效解决白光LED显色指数低、相关色温高、抑或不同荧光粉之间降解率不同和配比调控困难的问题，对应得到的近紫外激发的双钙钛矿单基质白光荧光材料与YAG:Ce3+相比制备简单，发射光谱范围更宽且可用紫外光激发，尤其适用于紫外光激发的白光LED器件中。本专利技术中的双钙钛矿材料A2B1-xCxB′1-yLnyX6(0≤x≤1；0≤y≤0.6)，能够在近紫外波段下激发，发射区域从400nm到750nm，覆盖几乎整个可见光范围，是一种非常具有潜力的单基质白光荧光材料。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种双钙钛矿材料作为白光荧光材料的应用，其特征在于，该双钙钛矿材料的化学式满足：A2B1-xCxB′1-yLnyX6，其中，A、B和C为Li、Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、CH3NH3、(NH2)2CH、NH4、H3NOH、H3N-NH2、(CH2)3NH2、NH2(CH)NH2、C3N2H5、(CH3)2NH2、NC4H8、C2H5NH3、C(NH2)3、(CH3)4N、C3H4NS、C7H7正一价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合，且A、B、C三者互不相同；B′为Al、Bi、In正三价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合；Ln为正三价的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种的组合；X为Cl、Br、I中的一种或几种的组合；并且，0≤x≤1；0≤y≤0.6。作为本专利技术的进一步优选，所述x、y分别满足：0≤x≤0.6，0<y≤0.5；优选的，所述x满足0.23≤x≤0.5，y优选满足0.01≤y≤0.40。作为本专利技术的进一步优选，所述x＝0，该双钙钛矿材料的化学式优选为A2AgIn1-yLnyCl6，其中，A优选为Cs或Cs、Rb、K、Na四者按物质的量之比0.6：0～0.2：0～0.2：0～0.2的组合，并且当A为Cs、Rb、K、Na四者的组合时，Cs的物质的量与Rb、K、Na三者物质的量之和的比为0.6：0.4。作为本专利技术的进一步优选，所述x满足0.23≤x≤0.5，C优选为Na或Li、Na、K三者按物质的量之比0～0.2：0.6：0～0.2的组合。作为本专利技术的进一步优选，所述双钙钛矿材料的化学式中，A为Cs，B为Ag，C为Na，B′为In，优选的X为Cl。作为本专利技术的进一步优选，所述双钙钛矿材料为单基质白光荧光材料；优选的，所述双钙钛矿材料具体是应用在白光LED中，优选是将所述双钙钛矿材料与紫外光LED二极管芯片封装，共同用于制备白光LED。按照本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种双钙钛矿白光荧光材料，其特征在于，该荧光材料的化学式满足：A2B1-xCxB′1-yLnyX6，其中，A、B和C为Li、Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、CH3NH3、(NH2)2CH、NH4、H3NOH、H3N-NH2、(CH2)3NH2、NH2(CH)NH2、C3N2H5、(CH3)2NH2、NC4H8、C2H5NH3、C(NH2)3、(CH3)4N、C3H4NS、C7H7正一价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合，且A、B、C三者互不相同；B′为Al、Bi、In正三价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合；Ln为正三价的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种的组合；X为Cl、Br、I中的一种或几种的组合；并且，0<x<1；0<y≤0.6。本专利技术提供了制备上述双钙钛矿白光荧光材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据A2B1-xCxB′1-yLnyX6按化学计量比配制原料，其中，A源原料为含有A的化合物，B源原料为含有B的化合物，C源原料为含有C的化合物，B′源原料为含有B′的化合物，Ln源原料为含有Ln的化合物；(2)将所述步骤(1)配制得到的原料加入到水热釜中，然后加入3-20ml质量百分浓度为36-38％的盐酸，然后在100-220℃下水热反应3-80小时，然后冷却、并清洗水热釜中的固体物，干燥后即可得到双钙钛矿白光荧光材料。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，含Cs的化合物为Cs的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物，优选为Cs的卤化物；含Ag的化合物为Ag的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物，优选为Ag的卤化物；含In的化合物为In的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物；含C的化合物为C的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物，优选为C的卤化物；含Ln的化合物为Ln2O3、Ln(NO3)3、Ln(OH)3、Ln2(CO3)3、LnX3或LnX3·6H2O，优选为LnX3或LnX3·6H2O；所述步骤(2)中，还包括研磨处理，具体是将得到的所述双钙钛矿白光荧光材料研磨得到双钙钛矿白光荧光粉体材料；优选的，所述研磨处理是在玛瑙研钵中进行的。作为本专利技术的进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双钙钛矿材料作为白光荧光材料的应用，其特征在于，该双钙钛矿材料的化学式满足：A2B1‑xCxB′1‑yLnyX6，其中，A、B和C为Li、Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、CH3NH3、(NH2)2CH、NH4、H3NOH、H3N‑NH2、(CH2)3NH2、NH2(CH)NH2、C3N2H5、(CH3)2NH2、NC4H8、C2H5NH3、C(NH2)3、(CH3)4N、C3H4NS、C7H7正一价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合，且A、B、C三者互不相同；B′为Al、Bi、In正三价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合；Ln为正三价的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种的组合；X为Cl、Br、I中的一种或几种的组合；并且，0≤x≤1；0≤y≤0.6。

【技术特征摘要】
1.一种双钙钛矿材料作为白光荧光材料的应用，其特征在于，该双钙钛矿材料的化学式满足：A2B1-xCxB′1-yLnyX6，其中，A、B和C为Li、Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、CH3NH3、(NH2)2CH、NH4、H3NOH、H3N-NH2、(CH2)3NH2、NH2(CH)NH2、C3N2H5、(CH3)2NH2、NC4H8、C2H5NH3、C(NH2)3、(CH3)4N、C3H4NS、C7H7正一价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合，且A、B、C三者互不相同；B′为Al、Bi、In正三价阳离子或者阳离子基团中的一种或几种的组合；Ln为正三价的Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种的组合；X为Cl、Br、I中的一种或几种的组合；并且，0≤x≤1；0≤y≤0.6。2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述x、y分别满足：0≤x≤0.6，0<y≤0.5；优选的，所述x满足0.23≤x≤0.5，y优选满足0.01≤y≤0.40。3.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述x＝0，该双钙钛矿材料的化学式优选为A2AgIn1-yLnyCl6，其中，A优选为Cs或Cs、Rb、K、Na四者按物质的量之比0.6：0～0.2：0～0.2：0～0.2的组合，并且当A为Cs、Rb、K、Na四者的组合时，Cs的物质的量与Rb、K、Na三者物质的量之和的比为0.6：0.4。4.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述x满足0.23≤x≤0.5，C优选为Na或Li、Na、K三者按物质的量之比0～0.2：0.6：0～0.2的组合。5.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述双钙钛矿材料的化学式中，A为Cs，B为Ag，C为Na，B′为In，优选的X为Cl。6.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述双钙钛矿材料为单基质白光荧光材料；优选的，所述双钙钛矿材料具体是应用在白光LED中，优选是将所述双钙钛矿材料与紫外光LED二极管芯片封装，共同用于制备白光LED。7.一种双钙钛矿白光荧光材料，其特征在于，该荧光材料的化学式满足：A2B1-xCxB′1-yLnyX6，其中，A、B和C为Li、Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、CH3NH3、(NH2)2CH、NH4、H...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐江，胡青松，牛广达，罗家俊，李顺然，刘婧，张成，
申请(专利权)人：华中科技大学，深圳华中科技大学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42