[发明专利]一种钙钛矿型氟化物发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿型氟化物发光材料，化学组成为KCu_(1‑x)F₃:xMn⁴⁺，其中，x为掺杂的锰离子相对于铜离子所占的摩尔百分比系数，且0x≤0.2；制备方法：(1)称取氢氟酸10‑20份、六氟锰酸钾60‑80份或高锰酸钾50‑75份、氧化铜60‑90份或碳酸铜70‑90份、氟化钾50‑85份或氟氢化钾75‑95份；(2)将六氟锰酸钾或高锰酸钾、氧化铜或碳酸铜、氟化钾或氟氢化钾依次加入氢氟酸中，磁力搅拌，得到沉淀；(3)将沉淀用乙醇洗涤后进行干燥，即得。本发明以正四价过渡金属Mn⁴⁺为发光中心，以钙钛矿型氟化物为基质，制得了一种热稳定性好的发光材料。

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域，更具体的说是涉及一种钙钛矿型氟化物发光材料及其制备方法。

背景技术

钙钛矿化合物是由德国矿物学家Gustav Rose在1839年发现的，而俄罗斯矿物学家L.A.Perovski是描述钙钛矿晶体结构的第一人，他把化合物的结构式简写为ABX₃。最初，钙钛矿是指CaTiO₃，之后扩展为所有与CaTiO₃结构相似、化学组成不同的化合物。钙钛矿型化合物(ABX₃)在自然界中普遍存在，当A或B离子被取代时化合物的性能会得到改变，但晶体结构仍保持不变。钙钛矿型无机化合物晶体结构稳定、光电性能优越，合成途径多样，应用于发光领域时具有较窄的发射峰和可调节的禁带宽度，且成本低廉，故而备受关注。

白光LED因其工作电压低，光效高，寿命长，体积小，稳定性好，对环境友好等优点受到广泛关注，被称为21世纪的新一代光源。目前，LED实现白光的方法主要有三种，第一种是利用发射红、绿、蓝三基色光的LED芯片组合发光合成白光，但是其成本较高，封装难度大，稳定性差，且控制电路较复杂；第二种是利用近紫外LED芯片与三基色荧光粉组合产生，但是其发光效率低，荧光粉温度稳定性不高，有紫外光泄露危险，也难以广泛运用；第三种是利用蓝光LED芯片来激发黄色荧光粉，这种组合途径应用最为广泛，但是其显色指数低，色温高，难以满足特殊的照明要求。

因此，开发一种具有高效蓝光吸收、优良热稳定性且制备简单的红色发光材料具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿型氟化物发光材料及其制备方法，以正四价过渡金属锰离子为发光中心，通过正四价锰离子对基质中正二价铜离子格位的取代，实现化学组成为KCu_(1-x)F₃:xMn⁴⁺的材料在紫外区、蓝光区的吸收和在红光区的发射特性，且Mn⁴⁺的加入不会改变基质材料的晶格结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钙钛矿型氟化物发光材料，化学组成为KCu_(1-x)F₃:xMn⁴⁺；其中，x为掺杂的锰离子相对于铜离子所占的摩尔百分比系数，且0x≤0.2。

本发明的有益效果在于，申请人经过大量的实验研究发现，Mn⁴⁺在八面体晶体场中发生²E_g→⁴A_2g的能级跃迁能够形成红色窄带发射，其红光可以用于暖白光LED的制备，在紫外光区和蓝光区也具有很强的宽带吸收，分别对应于⁴A_2g→⁴T_1g跃迁和⁴A_2g→⁴T_2g跃迁，是一种很好的发光中心，且制备的发光材料稳定性好、色纯度高、光衰小。由此可见，钙钛矿型氟化物具有晶体结构稳定、熔点高、能带隙宽、结构和形貌多样等特点，而Mn⁴⁺在八面体晶体场中表现出宽蓝光激发和窄红光发射特性。