一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法和应用

摘要

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法和应用，所述荧光粉的化学式为CH

说明书

技术领域

本发明属于近紫外光激发用荧光粉技术领域，特别是一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法和应用。

背景技术

CH₃NH₃PbI₃作为有机-无机钙钛矿材料是目前太阳电池研究的重要课题。但就其发光性质的研究却鲜有报道，一直以来纯的CH₃NH₃PbI₃粉末或者薄膜发光强度低，肉眼不可见，难以利用制备LED芯片。但一种由CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I粉末混合、研磨之后的方法可使原本发光性质欠佳而且无法实际应用的纯CH₃NH₃PbI₃粉末，发光强度大幅度提升，可制备红光LED。

随着人们对高质量光照的要求，新型的红光、蓝光和绿光LED制备方法被发明。但是其中大多对激发光源有着苛刻要求，被近紫外光或蓝光激发的荧光粉相对来说较少。该方案采用的是能量比较高的紫外光作为激发光源，可利用的能量比较多。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的纯CH₃NH₃PbI₃粉末发光强度低无法进行实际应用的问题，提供一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法和应用。该发明用传统的一步法制备了CH₃NH₃PbI₃，然后和不同摩尔比例的CH₃NH₃I研磨成混合物。形成一种性能稳定、转换效率较高的CH₃NH₃PbI₃:xCH₃NH₃I红色荧光粉，x的范围为0-10，其中CH₃NH₃PbI₃:5CH₃NH₃I发光强度最高，在近紫外光激发下，可以实现红色荧光，用于红光LED照明；制作工艺简单，成本低廉，宽带激发和发射，强度高，稳定性好。

本发明的技术方案：

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法，所述红色荧光粉的化学式为CH₃NH₃PbI₃：xCH₃NH₃I，式中x为0-10,其制备方法包括如下步骤：

第1、将纯度为99.999％的PbI₂和纯度为99.999％的CH₃NH₃I置于盛有DMF溶液的棕色瓶中充分搅拌得到混合溶液，混合溶液中PbI₂和CH₃NH₃I摩尔比为1:1；

第2、将ITO玻璃切割为5cm*5cm大小，依次经电子清洗液和去离子水/酒精/去离子水超声清洗，吹风机吹干，放入手套箱内旋涂备用；

第3、将第1步搅拌后的混合溶液转移至手套箱中并用注射器抽取溶液在ITO玻璃上进行旋涂，调节匀胶机转速为580r-620r/min，旋涂时间为30s-32s；

第4、将旋涂后的ITO玻璃片置于手套箱内温度为100℃的加热板上退火，退火时间为30min；

第5、将上述第4步退火后的ITO玻璃片取出，刮取ITO玻璃表面的旋涂物，即CH₃NH₃PbI₃粉末，收集到离心管备用；

第6、称取一定量上述第5步收集的CH₃NH₃PbI₃粉末并分别称量5等份，每份1毫摩尔质量，再分别称取5份x倍(x＝0、2.5、5、7.5、10)等毫摩尔质量的CH₃NH₃I，将CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I分别混在一起，置于玛瑙研钵中充分研磨，得到用于制备LED的红色荧光粉。

本发明同时提供了一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的应用，在近紫外光激发下能够实现红色荧光，用于红光LED照明。

本发明的优点和有益效果：

本发明的制备工艺简单，成本低廉，宽带激发和发射，强度高，稳定性好；制备的荧光粉是有机-无机钙钛矿在发光材料的重要应用，是CH₃NH₃PbI₃强度的8倍。

附图说明

图1为实施例1制备的CH₃NH₃PbI₃:xCH₃NH₃I的XRD图谱。

图2为实施例1制备的CH₃NH₃PbI₃:xCH₃NH₃I红色荧光粉的发射图谱。

图3为实施例1制备的CH₃NH₃PbI₃:5CH₃NH₃I红色荧光粉的激发发射图谱。

具体实施方式

下面根据实施例更详细的对本发明进行描述。

实施例1:

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法，所述红色荧光粉的化学式为CH₃NH₃PbI₃:5CH₃NH₃I，其制备方法包括如下步骤：

1)将纯度为99.999％的PbI₂和纯度为99.999％的CH₃NH₃I各称取1毫摩尔质量置于盛有DMF溶液的棕色瓶中，其中DMF溶液占混合溶液质量分数60％，充分搅拌得到混合溶液；

2)将ITO玻璃切割为5cm*5cm大小，依次经电子清洗液和去离子水/酒精/去离子水超声清洗，吹风机吹干，放入手套箱内旋涂备用；

3)将上述步骤1)搅拌后的混合溶液转移至手套箱中并用注射器抽取溶液在ITO玻璃上进行旋涂，调节匀胶机转速为600r/min，旋涂时间为30s；

4)将旋涂后的ITO玻璃片置于手套箱内温度为100℃的加热板上退火，退火时间为30min；

5)将上述退火后的ITO玻璃片取出，刮取ITO玻璃表面的旋涂物，即CH₃NH₃PbI₃粉末，收集到离心管备用；

6)称取一定量上述第5步收集的CH₃NH₃PbI₃粉末并称量1毫摩尔质量，再称取5倍等毫摩尔质量的CH₃NH₃I粉末，将CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I混在一起，置于玛瑙研钵中充分研磨，得到用于制备LED的红色荧光粉。

图1为制备的CH₃NH₃PbI₃:xCH₃NH₃I红色荧光粉的XRD图谱，x的范围为0-10，MAPbI₃和MAI分别代指CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I。图中表明：制得的红色荧光粉结晶较好。

图2为制备的CH₃NH₃PbI₃:xCH₃NH₃I红色荧光粉的发射图谱，x的范围为0-10，MAPbI₃和MAI分别代指CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I。由图看出：本样品被347nm近紫外光有效激发，得到不同强度的发射图谱，CH₃NH₃PbI₃:5CH₃NH₃I发射峰最高，表明其发射强度最强。

图3为制备的CH₃NH₃PbI₃:5CH₃NH₃I红色荧光粉的激发发射图谱，MAPbI₃和MAI分别代指CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I。由图看出：本样品可以被320-420nm的近紫外光有效激发，得到发射峰主峰位于783nm的发射峰，发射强度高。

实施例2:

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法，所述红色荧光粉的化学式为CH₃NH₃PbI₃:0CH₃NH₃I，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1)中混合粉料中CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I摩尔比为1:0，即混合物中无CH₃NH₃I粉末。

所制备的红色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。

实施例3:

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法，所述红色荧光粉的化学式为CH₃NH₃PbI₃:2.5CH₃NH₃I，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1)中混合粉料中CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I摩尔比为1:2.5。

所制备的红色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。

实施例4:

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法，所述红色荧光粉的化学式为CH₃NH₃PbI₃:7.5CH₃NH₃I，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1)中混合粉料中CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I摩尔比为1:7.5。

所制备的红色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。

实施例5:

一种由甲胺碘铅和甲胺碘构成的红色荧光粉的制备方法，所述红色荧光粉的化学式为CH₃NH₃PbI₃:10CH₃NH₃I，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1)中混合粉料中CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃I摩尔比为1:10。

所制备的红色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。

以上实施例表明，以甲胺碘铅、甲胺碘和二甲基甲酰胺溶液为原料，可以有效合成出相应的有机-无机钙钛矿型荧光粉。应该指出，上述的实施例只是用具体的实例来说明本发明，而不应是对本发明的限制。同时，本领域的普通技术人员都知道，在本发明的构思基础上，对本发明所进行的各种修改和变化均在本专利的保护范围。本领域的普通技术人员可能得到CH₃NH₃PbX₃(X＝Cl,Br,I)：xCH₃NH₃X(X＝Cl,Br,I)的样品，并应用到其它光学应用上，这些均不超出本发明的构思和范围。