一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末及其制备方法。该大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的化学式为：Cs2Zr1‑

【技术实现步骤摘要】
一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末及其制备方法


[0001]本专利技术涉及固态光致发光
，尤其是涉及一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末及其制备方法。

技术介绍

[0002]人工白光照明对人类的日常生活起到了不可或缺的作用。受益于科技革命，固态白光发光二极管(WLED)在发光效率、色彩质量等方面已经超越了一些传统的照明技术，如白炽灯和荧光灯。通过调节不同发光颜色的荧光粉的比例是一个非常有效的控制白光LED器件性能(例如，CIE坐标和相关色温(CCT))的方法。然而，各种成分的不同的降解速率会导致色度不稳定。因此，单组份白光荧光粉可以成为开发优质WLED的一个有利选择。
[0003]全无机卤化铅钙钛矿材料由于其优异的光电性能、高效的电荷分离、高色纯度、高光致发光量子产率(PLQY)、相对较低的非辐射转换和制造成本和易于溶液制备特性，使其在非接触式光传感器、加密信息传输、光信息存储和固态照明等领域的多功能应用引起了科学界的高度关注，尤其是在下一代的固态照明领域引起了人们巨大的兴趣。然而含铅材料的毒性和不稳定性成为了一个不可逾越的屏障，阻碍了其未来的广泛应用。因此，许多无机无铅的钙钛矿材料被合成出来在光电领域作为含铅钙钛矿材料的替代物，如A2BX6(A＝Rb
+
,Cs
+
、B＝Sn
4+
,Zr
4+
,Hf
4+
,Te
4+
、X＝Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
)。但这些无机无铅钙钛矿往往存在着较低的辐射重组率和激子结合能，这将导致低PLQY。为了解决低量子产率的问题，目前采用不同的元素进行掺杂，以提高其量子产率，例如：Bi
3+
、Te
4+
、Sb
3+
、Ce
3+
、Eu
3+
。通过利用不同元素的单独掺杂，人们已经成功制备了从蓝到红的不同单发射的荧光粉。然而，不可调控的发光、单一的发射光谱和单一的应用范围限制了它的进一步发展。而对于未来的商业化应用中，能否有潜力进行大规模的制备是十分关键的。所以，探索一种可简便合成的具有高量子效率的单组份白光发射荧光粉是十分重要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末及其制备方法，解决现有技术中具有高量子效率的单组份白光荧光粉难以简便且大规模制备的技术问题。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末，该大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的化学式为：Cs2Zr1‑
x
‑
y
Cl6：Sb
x
/Bi
y
；其中，0.05≤x≤0.2，0.01≤y≤0.2。
[0006]本专利技术的第二方面提供了一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将四氯化锆和1
‑
丁基
‑3‑
甲基氯化咪唑鎓均匀混合，得到混合物A；
[0008]向混合物A中加入三氯化锑和三氯化铋，搅拌均匀后呈透明状态，得到胶体B；
[0009]向胶体B中加入氯化铯，搅拌均匀后得到透明状溶胶C；
[0010]向溶胶C中加入盐酸，搅拌均匀后得到悬浊液D；
[0011]向悬浊液D中加入甲醇洗涤离心，得到沉淀物E。
[0012]本专利技术的第三方面提供一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的应用，该大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末应用于制备白光LED器件。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0014]本专利技术采用Bi
3+
和Sb
3+
离子共同掺杂进Cs2ZrCl6主体材料制备的白光无铅钙钛矿微晶粉末，其荧光性能可通过调控激发波长来调控，得到了在310nm激发下的白色荧光，荧光粉的荧光量子效率可达约62％；
[0015]本专利技术的制备方法简单，可以大批量生产，工艺重复性和粉末稳定性好。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1～5制备的无铅钙钛矿粉末的XRD谱图；
[0017]图2为本专利技术实施例1制备的无铅钙钛矿粉末的SEM图；
[0018]图3为本专利技术实施例1制备的无铅钙钛矿粉末的EDS Mapping图；
[0019]图4为本专利技术实施例1制备的无铅钙钛矿粉末的光致发光(PL)谱图；
[0020]图5为本专利技术实施例1制备的无铅钙钛矿粉末在310nm激发下的CIE坐标图；
[0021]图6为本专利技术实施例1制备的无铅钙钛矿粉末在不同激发波长激发下的发射图谱；
[0022]图7为本专利技术实施例1和对比例1制备的无铅钙钛矿粉末的量子效率测试图；
[0023]图8为本专利技术实施例1制备的无铅钙钛矿粉末的实物图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]本专利技术的第一方面提供一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末，该大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的化学式为：Cs2Zr1‑
x
‑
y
Cl6：Sb
x
/Bi
y
；其中，0.05≤x≤0.2，进一步为0.05≤x≤0.15，更进一步为x＝0.1；0.01≤y≤0.2，进一步为0.01≤y≤0.15，更进一步为y＝0.1。
[0026]本专利技术中，该白光无铅钙钛矿微晶粉末的白光激发波长为305～310nm，进一步为310nm。
[0027]本专利技术中，专利技术人采用了Cs2ZrCl6作为主体材料，主要是因为其良好的稳定性，非凡的光学性能、无毒和相对稳定的发光性能，这些特性能使其更容易商业化；对于掺杂物的选取，专利技术人选取了ns2构型的Bi
3+
和Sb
3+
，以获得高效率的白光。
[0028]本专利技术的第二方面提供了一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0029]S1、将四氯化锆(ZrCl4)和1
‑
丁基
‑3‑
甲基氯化咪唑鎓(C8H
15
ClN2)均匀混合，得到混合物A；其中，1
‑
丁基
‑3‑
甲基氯化咪唑鎓与四氯化锆的摩尔比为(10～30):1，进一步为20:1；混合过程中，温度为80～100℃，时间为15～20分钟。
[0030]S2、向混合物A中加入三氯化锑和三氯化铋，搅拌均匀后呈透明状态，得到胶体B；
其中，四氯化锆和三氯化锑的摩尔比为1:(0.05～0.20)，进一步为1：(0.05本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末，其特征在于，所述大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的化学式为：Cs2Zr1‑
x
‑
y
Cl6：Sb
x
/Bi
y
；其中，0.05≤x≤0.2，0.01≤y≤0.2。2.根据权利要求1所述大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末，其特征在于，所述化学式中，0.05≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15。3.根据权利要求1所述大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末，其特征在于，所述白光无铅钙钛矿微晶粉末的白光激发波长为305～310nm。4.一种如权利要求1～3中任一项所述大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四氯化锆和1
‑
丁基
‑3‑
甲基氯化咪唑鎓均匀混合，得到混合物A；向混合物A中加入三氯化锑和三氯化铋，搅拌均匀后呈透明状态，得到胶体B；向胶体B中加入氯化铯，搅拌均匀后得到透明状溶胶C；向溶胶C中加入盐酸，搅拌均匀后得到悬浊液D；向悬浊液D中加入甲醇洗涤离心，得到沉淀物E。5.根据权利要求4所述大批量高产率白光无铅钙钛矿微晶粉末的制备方法，其特征在于，所述1
‑
丁基<...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晓，曹梦妍，赵修建，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：