本发明涉及荧光粉及其制法与应用,具体为一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉及其制备方法与应用。
背景技术:
1、白色发光二极管(白光led)作为第四代照明电器具有高能效、环保、易调节等优点,已逐步取代白炽灯成为主流照明光源。传统的商用白光led通过在蓝光芯片上涂覆黄色荧光粉来实现,或者在紫外芯片上封装红绿蓝三基色荧光粉来实现。然而,这两种方案存在着显色指数低、颜色稳定性差等问题。因此,开发能够被紫外或近紫外激发的单基质白色荧光粉成为了研究热点。
2、在过去的十年中,卤素钙钛矿因其优异的光学性能、较低的制备成本等优势在光电功能材料领域获得了广泛的关注。但是报道的apbx3(a=cs+,ch3nh3+;x=cl-,br-,i-)含有铅元素,对环境污染较大。为了解决铅污染的问题,学者们尝试用+4价的m(zr、sn、te、hf)元素取代+2价的pb元素,在钙钛矿的b位上留下50%的八面体空位,合成了cs2mcl6(m=zr,sn,te,hf)空位有序型无铅卤素双钙钛矿。与传统的有机-无机复合钙钛矿相比,这类无机卤素钙钛矿具有优异的热稳定性以及高度的结构可调性,作为发光材料的基质极具竞争力。
3、cs2mcl6型卤素双钙钛矿因具有独特的有序空位结构,在蓝光区域表现出宽自捕获激子(ste)发射,掺杂发光中心后可进行光谱调控,在白光led领域具有较大的应用潜力。众多发光中心中,sb3+具有独特的单线态和三重态,在蓝光到红光范围内呈现宽峰发射。sb3+的最外层电子结构为5s2,其发光性能受晶体场影响较大。在cs2mcl6型卤素双钙钛矿中掺杂sb3+,可以通过调控cs2mcl6的结构进行光谱调控,从而获得光谱可调的单基质白色荧光粉。
4、对cs2mcl6的结构进行调控,往往是在cs2mcl6的a位和b位分别掺杂离子进行结构调控,但是在cs2mcl6的b位上进行多组分的掺杂,制备中熵荧光粉目前尚未报道。
技术实现思路
1、发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明目的是提供一种光谱可调、稳定性好的中熵卤素双钙钛矿荧光粉,本发明的另一目的是提供一种方便可控的中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,本发明的再一目的是提供一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉在白光led器件中的应用。
2、技术方案:本发明所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉,其化学组成如下:
3、cs2(snxhfyptz)cl6:nsb3+
4、其中,x+y+z+n=1,且0.20≤x≤0.50,0.20≤y≤0.50,0.20≤z≤0.50,0<n≤0.15。
5、本发明所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,包括以下步骤:
6、步骤一,按照化学计量比称取原料,将含sn化合物、含hf化合物溶解到浓盐酸中,配制成浓度为0.1~0.2mol/l的溶液a;将含cs化合物溶解到浓盐酸中,配制成浓度为0.2~0.4mol/l的溶液b;将含sb化合物溶解到浓盐酸中,配置成浓度为0.05~0.1mol/l的溶液c;将含pt化合物溶解到浓盐酸和无水乙醇混合溶液中,配置成浓度为0.05~0.1mol/l的溶液d;
7、步骤二,混合溶液a、溶液d,整个过程持续搅拌并保持温度在40~65℃;
8、步骤三,向步骤二所得物中逐滴加入溶液c,搅拌并保持温度不变;
9、步骤四,用蠕动泵向步骤三所得物中加入溶液b,搅拌并保持温度不变;
10、步骤五,将温度保持在30~40℃,搅拌15~30min后将所得混合物进行离心分离,洗涤;
11、步骤六,将步骤五所得物在40~60℃干燥,冷却,得到中熵卤素双钙钛矿荧光粉。
12、优选地,步骤一中,含sn化合物为sncl4,含hf化合物为hfcl4,含cs化合物为cscl,含sb化合物为sbcl3,含pt化合物为ptcl4。浓盐酸中hcl的质量百分数为37wt%。浓盐酸和无水乙醇混合溶液中的浓盐酸的体积百分数为40%-60%。
13、进一步地,步骤二中,持续搅拌的转速为100~500r/min。
14、进一步地,步骤三中,搅拌时间为5~10min。
15、进一步地,步骤四中,搅拌的转速为300~500r/min,加入溶液b的速度为1~5ml/min。
16、进一步地,步骤五中,搅拌的转速为100~500r/min,离心分离的速率为6000~10000r/min,洗涤为通过浓盐酸、异丙醇的一种或多种进行多次洗涤。
17、进一步地,步骤六中,干燥时间为1~3h。
18、本发明所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉在白光led器件中的应用。
19、中熵卤素双钙钛矿作为发光材料的基质,其b位上为多种不同性质元素的组合,为发光中心的掺杂提供了丰富的化学环境,在固体照明中具有巨大的研究价值和应用潜力。
20、制备原理:选择中熵卤素双钙钛矿cs2(snxhfyptz)cl6为基质,sb3+为发光中心,制备单基质白色荧光粉。荧光粉cs2(snxhfyptz)cl6:nsb3+的b位为三种元素的组合,可实现荧光粉的光谱调控,获得光谱可调的单基质白色荧光粉。中熵卤素双钙钛矿荧光粉采用溶液法合成,过程中严格控温并采用盐酸和乙醇混合溶液为溶剂,提升了样品溶液的稳定性。
21、有益效果:本发明和现有技术相比,具有如下显著性特点:
22、1、本发明所得中熵荧光粉以cs2(snxhfyptz)cl6为基质,在近紫外区域有较强的吸收,与近紫外芯片有很好的匹配性,易于封装成白光led器件;
23、2、荧光粉具有较好的稳定性,多次升降温后仍保持良好的发光性能;
24、3、荧光粉可通过改变b位三种元素的掺杂浓度对光谱进行调控,获得光谱可调的单基质白色荧光粉。
1.一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉,其特征在于:其化学组成如下:
2.一种权利要求1所述的中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤一中,含sn化合物为sncl4,含hf化合物为hfcl4,含cs化合物为cscl,含sb化合物为sbcl3,含pt化合物为ptcl4。
4.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤一中,浓盐酸中hcl的质量百分数为37wt%。浓盐酸和无水乙醇混合溶液中的浓盐酸的体积百分数为40%-60%。
5.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤二中,持续搅拌的转速为100~500r/min。
6.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤三中,搅拌时间为5~10min。
7.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤四中,搅拌的转速为300~500r/min,加入溶液b的速度为1~5ml/min。
8.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,搅拌的转速为100~500r/min,离心分离的速率为6000~10000r/min,洗涤为通过浓盐酸、异丙醇的一种或多种进行多次洗涤。
9.根据权利要求2所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤六中,干燥时间为1~3h。
10.根据权利要求1所述的一种中熵卤素双钙钛矿荧光粉在白光led器件中的应用。
