[发明专利]溶剂调控的全色发射铜簇组装体荧光材料、制备方法及其在白光LED器件中的应用

说明书

一种利用不同种类的反应溶剂调控光色在490～670nm覆盖整个可见光区的高亮度全色发射铜簇组装体荧光材料、制备方法及其在制备纯铜簇白光LED照明器件中的应用，属于全色发射金属簇组装体制备技术领域。本发明使用胶体溶液一锅法，芳香族及脂肪族巯基包覆配体，通过改变反应溶剂种类，在室温搅拌下，即可得到稳定的由铜簇组装而成的全色发射的二维组装体荧光材料，其光色在490～670nm连续可调。该组装体荧光材料制备方法简单，快捷，安全无污染，可批量生产，尤其对光色调节容易、光色可覆盖整个可见光区，且得到的材料同时具有高亮度以及好的稳定性，并且在预混白光时无荧光淬灭或能量转移现象发生，因此该组装体荧光材料可以应用于高性能的白光LED照明领域。

技术领域

本发明属于全色发射金属簇组装体制备技术领域，具体涉及一种利用不同种类的反应溶剂调控光色在490～670nm覆盖整个可见光区的全色发射铜簇组装体荧光材料、制备方法及其在制备纯铜簇白光LED照明器件中的应用。

背景技术

荧光金属纳米簇作为具有潜力的照明和显示应用的荧光体材料，近几年受到了广泛的关注。尽管金银荧光纳米簇的研究日渐成熟，但是更适于商业化应用的荧光铜簇因其稳定性差，亮度低以及光色可调节性差，限制了其在白光LED照明领域内的研究与应用。提高金属簇光亮的手段已有报道，如聚集诱导发光方法，刚化配体壳层方法，增加配体富电子基团方法等；但是在光色调节上仍仅限于改换配体种类或改变金属核尺寸，方法单一、复杂、可控性差。基于实用化方面考虑，开拓新的简易合成方法，得到高亮、稳定尤其是光色连续可调的廉价纳米簇荧光材料成为各方探索的热点。

其次由纯金属簇做发光层构筑的白光器件，荧光金属单簇多数存在聚集诱导淬灭效应，得到的荧光粉末发光极其微弱；或者在不同光色原料预混时出现能量转移情况，给制作工艺带来困难。

基于以上原因，我们提供了一种新的简易合成金属簇组装体全色发光的方法，利用不同种类的反应溶剂对铜的配位能力不同进而形成的内嵌缺陷或表层缺陷不同，合成出光色覆盖蓝光到红光(490～670nm)整个可见光区的荧光铜簇组装诱导发光材料。组装还增强了光亮度以及稳定性，且组装体材料在预混构筑白光时没有荧光淬灭及能量转移现象，基于此，利用得到的蓝光、绿光与红光铜簇组装体材料共混，构筑了基于纯铜簇组装体材料的白光器件。此项研究对基于铜簇全色发光领域及金属簇白光照明领域的发展具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的溶剂调控的全色发射铜簇组装体荧光材料及其制备方法，利用不同介电常数的反应溶剂制备出光色在可见光区连续可调的铜簇组装体荧光材料及其在制备纯铜簇白光LED照明器件中的应用。

该合成方法利用不同种类反应溶剂对铜配位能力的不同，在组装体合成制备过程中预溶铜源溶剂可引入内嵌缺陷，主体反应溶剂可引入表层缺陷，随着溶剂介电常数的变化，引入的缺陷数量不同，这些缺陷在影响荧光纳米簇的稳定性、荧光量子产率的同时也会影响发光颜色。所以随后的组装调控过程，只需要按照最终需要的发光颜色等目标性能，改变反应溶剂种类或配比等实验参数即可，方法简易，安全。

该组装体荧光材料利用金属簇的组装诱导发光特性，提高光亮度的同时对其形貌以及发光颜色进行调控。由于该组装体荧光材料可调控性强，光色覆盖范围广，制备方法简单、快速，可批量生产、原料成本低廉、工艺无毒无污染，且得到的材料亮度以及稳定性都得到提高，在可见光区实现全色发射，并且在预混白光时无能量转移，因此该组装体荧光材料可以应用于白光LED照明领域。

本发明使用胶体溶液一锅法，利用高沸点主体反应溶剂，少量低沸点铜源预溶溶剂，烷基硫醇或芳香硫醇包覆配体，通过简单的常温搅拌，即可得到稳定的由铜簇组装而成横纵比不同的片层组装体荧光材料，通过简单的改变反应溶剂种类这一合成条件即可达到对荧光发射峰位置的调控。

具体来说，本发明所述的铜簇组装体荧光材料的制备方法，其步骤如下：