[發明專利]一種穩定的類鈣鈦礦寬光譜發光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010019742.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111153930A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 徐艷梅;李松濤;呂剛
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: C07F7/22
• 分類號: C07F7/22;C09K11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明利用四價Sn的穩定態直接合成有機無機雜化的錫基類鈣鈦礦材，該發光材料的化學表達式為R₂SnM₆，其中R為有機胺陽離子，M為鹵素I、Br或Cl。此技術以四價錫鹵化物為基質材料，引入不同有機胺陽離子對其結構進行調整，并通過熱注入溶液法制備錫基類鈣鈦礦納米晶顆粒，可獲得化學性能穩定、發光性能優異的發光材料。所制備的材料發光來源于自陷激子，呈現出寬光譜發光，改變鹵素可以使發光峰位從420nm調整到650nm。在完全暴露在空氣條件下，材料結構穩定性，光致發光強度，可以持續4個月以上不發生衰減。

技術領域

本發明屬于材料技術領域。具體涉及一種穩定的類鈣鈦礦寬光譜發光材料及其制備方法。

鈣鈦礦材料是近幾年來發展起來的一類具有良好磁、電和光學性能的重要材料，并在太陽能電池、發光二極管(LED)、激光器、光催化等方面得到廣泛應用。在太陽能電池領域，短短幾年內，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從最初的3.8％達到23.3％，與鈣鈦礦太陽能電池相比較，近年來，鈣鈦礦電致發光器件(PeLED)由于其成本低、發光色純度高、制作工藝簡單、可調諧帶隙等優點而受到大家的廣泛關注。但仍然存在很多亟待解決的問題。首先，鉛基鈣鈦礦材料研究最為廣泛，但是因其含鉛元素而產生的毒性問題令人擔憂。而且鉛基鈣鈦礦材料在溫度高濕度大的環境下退化較快。其次，對于發光器件而言，目前大多數鈣鈦礦發光器件都只發出單一波長的單色光，而白光是復合光，需要在發光層實現三基色的全彩發射。這些都是制約其商業化的關鍵因素。

為了解決該領域的這些問題。本發明以更為穩定的四價錫基金屬鹵化物為原料制備了錫基類鈣鈦礦材料R₂SnM₆，R₂SnM₆相比傳統的鈣鈦礦材料擁有更好的熱穩定性和空氣濕度穩定性，是一種無鉛帶有Sn缺陷的類鈣鈦礦結構材料。另外，此材料除了有很好的穩定性，其光學性能也很出色。此單一材料可以得到寬光譜發光，波長范圍從400nm到800nm，這樣的材料為實現穩定的單一材料白光發光器件提供基礎。

發明內容

本發明的目的在于提供一種錫基類鈣鈦礦寬光譜發光材料及其制備方法。其不需要幾種材料按比例混合才能實現寬光譜發光，只需要合成一種材料就可以得到穩定的寬光譜光源。這種四價錫有機無機雜化材料發光機理為自陷激子發光，其特征為有較大的斯托克斯位移，發光光譜寬，是一種很好的白光光源備選材料，而且材料在普通環境下穩定性強。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

1.首先采用滾刷加清洗劑的方式對三口燒瓶進行初次清洗，然后經過超聲波和高壓去離子水的方式進行清洗，最后采用80℃的熱風將瓶體烘干；

2.按化學計量稱取四價Sn鹵化物粉末，將其倒入三口燒瓶，注入8ml ODE。反應前嚴格除水，重復用氮氣沖洗5遍，加熱至120℃，持續1個小時。

3.除水步驟結束后，快速注入0.2ml有機胺，溫度以每小時50℃的速率升高至210℃。觀察反應溶液變化，顏色開始變深，立即停止升溫，快速冷卻至室溫，有深黃色晶體析出。冷卻時將三口燒瓶置于冰水混合物中，并同時注入等量的正己烷，從內部到外部同時降溫。

4.將反應溶液從三口燒瓶中取出，放入冰箱冷凍室，48小時后取出，備用。

5.將從冰箱中拿出的樣品解凍融化一半時，放入離心機，每小時6000轉/分鐘，離心5五分鐘。將沉淀物和上清液分別放置。沉淀物中加入5ml正己烷，轉速6000轉/分鐘，離心5分鐘，重復兩遍；最后一步倒掉上清液，真空干燥，制備成粉末樣品。

6上清液加入甲苯3ml，轉速10000轉/分鐘，離心5分鐘，重復兩遍；最后一遍取出后倒掉上清液，加入正己烷，制備成膠體樣品。可以利用勻膠機，甩成薄膜。

本發明的顯著優點在于：