[發明專利]一種染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬-有機框架材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110436033.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113201326B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 楊雨;王迪;錢國棟;崔元靖
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/66;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y40/00;H01L33/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬?有機框架材料及其制備方法。通過分步合成的方法，首先通過離子交換的方法將紅光染料分子裝載進入金屬?有機框架材料中，進一步在金屬?有機框架材料內部原位生長綠光鈣鈦礦量子點，得到的染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬?有機框架材料復合了染料的紅光和鈣鈦礦量子點的綠光，與藍光LED芯片組合后可實現白光發射，并且具有良好的光穩定性和熱穩定性，有望在白光LED用熒光粉領域得到實際應用。

技術領域

本發明涉及一種染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬-有機框架材料及其制備方法，該材料可復合染料分子和鈣鈦礦量子點的發光，并且具有良好的光穩定性和熱穩定性，可與藍光LED芯片組合后實現白光發射。

背景技術

在固態照明領域，白光發射二極管(WLED)由于其高效率、壽命長、綠色環保等優勢已經逐漸成為目前照明工具的主流選擇。白光LED主要的實現方式為LED芯片與熒光粉的組合，開發高質量、低成本的熒光粉對于實現高性能白光LED具有重要意義。

有機熒光染料是一類發光特性豐富的發光材料，具有種類繁多，發光波長范圍覆蓋廣、商業可用等特性，目前廣泛應用于激光器、生物熒光標記等領域，同時在白光發射材料領域也吸引了廣泛的關注和研究，然而大部分有機熒光染料都只在稀溶液狀態下具有很強的發光，當濃度過高的時候會產生聚集誘導猝滅效應，使得其在固態狀態下的使用受到限制。

鈣鈦礦型量子點(perovskite quantum dots,PQDs)作為一種新型的半導體材料，因其具有發光效率高、發射光譜可調諧范圍寬、發光帶窄、制備方便快速等優勢而被廣泛地研究。鈣鈦礦材料的通式可用ABX₃表示，目前熱門的研究主要集中在全無機鈣鈦礦材料和有機無機雜化鈣鈦礦材料，主要包括CH₃NH₃PbX₃和CsPbX₃(X＝I、Br、Cl)。然而，鈣鈦礦結構的穩定性較差是所有相關領域的亟待解決的共同問題，包括化學、光學和光學熱穩定性。特別是PQDs對空氣中的水和氧非常敏感，即使暴露在環境中，也會導致結構的倒塌和性能的退化。

一些無機多孔材料如介孔SiO₂、Al₂O₃、沸石等被用來裝載并分散染料分子及鈣鈦礦納米離子用于解決染料的聚集以及鈣鈦礦量子點的穩定性問題，然而這些無機材料內部的孔隙結構無法設計，且與有機分子親和性差，往往難以發揮它們優異的光學性能。金屬-有機框架材料(Metal-organic Frameworks,MOFs)是一類由金屬離子和有機配體鏈接而成的新型多孔材料，具有規則的孔隙結構、大的比表面積、優異的可調節性等優點，MOFs特殊的孔道結構賦予了其對多種客體分子的容納性，通過引入不同種類的發光分子，可以實現多種主體-客體金屬有機框架材料的構筑。特別的，MOFs優異的可調節性和強的孔道限域作用不僅可以有效減弱染料在固態下的聚集誘導熒光效應，同時也可以為鈣鈦礦量子點提供潛在的保護作用，從而實現基于染料、鈣鈦礦量子點與MOFs復合的主-客體型固態發光材料的構筑。目前，尚未有報道在MOFs的單一晶體中同時實現染料、鈣鈦礦量子點的負載，在MOFs中實現二者的復合還具有很大的挑戰并且十分具有意義，這種基于染料/鈣鈦礦量子點負載的單一基質金屬-有機框架材料可以有效避免多基質熒光粉帶來的操作復雜性、顏色再現性低等問題，為白光LED用熒光粉的設計和開發提供了新的策略和途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬-有機框架材料及其制備方法。

本發明的染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬-有機框架材料，是通過分步方法合成，首先利用離子交換的方法將紅光染料分子裝載進入金屬-有機框架材料中，進一步在金屬-有機框架材料內部原位生長綠光鈣鈦礦量子點，得到染料/鈣鈦礦量子點負載的金屬-有機框架材料。

本發明中，所述的金屬-有機框架材料為陰離子型金屬-有機框架材料，選自ZJU-28、bio-MOF-1、NOTT-210、ZJU-64。