[发明专利]含Ln3+可聚合单体I、含Ln3+白光金属聚合物及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于发光材料制备技术领域，特别是涉及一种含Ln³⁺可聚合单体I、新型含Ln³⁺单组份白光金属聚合物、制备方法，及其在WPLED中的应用。

背景技术

随着白光LED(white light emitting diode,简称WLED)在平板显示、白光照明等应用领域的深入，WLED以其节能、环保、高效、使用寿命长等优点而成为了近年来的研究热点，作为“绿色照明”的主要成员之一，白光LED有望替代传统的白炽灯和荧光灯而成为新一代的固体照明光源。良好的白光性能指标为CIE(0.333,0.333)、CCT(2500-6000K)、CRI≥80。目前已经商业化使用的白光LED主要是蓝光LED+YAG:Ce突光粉，但是由于其显色性差，无法满足长时间的照明要求，因此研究系列具有良好发光性能的白光材料具有重要的理论和现实意义。根据三基色原理，白光是由红、绿、蓝三基色组合而成。目前构筑白光主要有以下三个方式：

(1)红+绿+蓝三组份混掺白光即首先分别制备出红、绿、蓝荧光材料，然后通过物理混合，调节三基色比例，并且在合适的激发波长条件下构筑得到白光。但是这种制备方法存在的缺点较多：由于三种组分不同，其发光寿命以及余辉不同，长期使用导致输出白光质量降低、显色变差，使用寿命也较短；

(2)(黄+蓝)、(青+红)双组份混掺白光即通常情况下以黄光和蓝光组合构筑白光研究比较深入，通过调节蓝光和黄光强度，得到合适的白光，但是这种制备方法也存在许多缺点,例如荧光材料的发光效率低(激发效率和光转换效率低)，显色指数差偏低，高温条件下物理和化学稳定性差，易老化等,这些缺点都严重影响了白光LED使用寿命；

(3)单组份白光即单一组分荧光材料在相同激发条件下，同时产生红，绿，蓝三成分的颜色光。这类荧光材料合成相对较难。首相，选取的材料能发出红，绿，蓝三色光。其次，在同一激发条件三基色发光强度类似。目前单组份构筑白光材料有以下积累：

第一类单组份白光，金属有机骨架化合物(MOFs)[J.Mater.Chem.C,2013,1,4634-4639]。Fa-Kun Zheng课题组用4-H₂tbca配体过渡金属盐Zn(NO₃)₂·6H₂O和硝酸稀土盐Ln(NO₃)₃·6H₂O(Ln＝Eu or Tb)得到MOFs结构。研究人员将Eu和Tb混掺在同一MOFs结构中发出红，绿，蓝三组份光，通过调节Eu和Tb混掺比例，得到白光，但此类稀土MOFs作为白光器件存在以下几个问题：(I)MOFs结构有较大孔隙率，空洞中所含有高能淬灭溶剂难以避免；(II)MOFs结构造白光通常用到配体残余荧光作为蓝光，导致稀土离子发光效率低；(III)MOFs结构中掺杂多种类稀土难以避免稀土分布不均匀，色纯度差；(IV)MOFs作为发光材料应用于器件，通常溶解性和成膜性能差。

第二类单组份白光即有机小分子白光。Jean-Marie Lehn课题[Angew.Chem.Int.Ed,.2014,53,4572-4577]，将得到的有机小分子掺杂在廉价的聚甲基丙烯酸甲酯中，同样得到较好白光。但是从该文献中可以了解到，这类小分子发光稳定性较差，对温度和材料结晶状态较为敏感。

综合上述“瓶颈”问题解决的关键，综合金属配合物和纯有机聚合物作为发光材料的优点，进而衍生出的金属(尤其是Eu³⁺及Tb³⁺等4f镧系金属)聚合物薄膜材料是解决该“瓶颈”问题的最有效的途径之一。截至目前，含Ln³⁺白光发光特征的金属聚合物薄膜材料及其在白光(White light emission)聚合物发光二极管(LED)领域的应用文献报道几乎没有。

发明内容