[发明专利]一种金属卤化物水溶液、钙钛矿荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属卤化物前驱体水溶液以及由其制备的钙钛矿荧光粉及其制备方法。前驱体水溶液由水、AX、APb₂X₅、CsX组成，其中，A=K，Na，X=Cl,Br，通过干燥结晶的途径即可获得由AX、APb₂X₅、CsPb₂X₅以及CsPbX₃纳米晶所组成的钙钛矿荧光粉，且APb₂X₅、APb₂X₅、CsPb₂X₅、CsPbX₃纳米晶被包覆在AX晶体内部。本发明所述水溶液可以与水溶性树脂等结合成打印墨水、制成薄膜等进行使用，所述的钙钛矿荧光粉可以与各种胶混合进行使用，使用方法多样；采用的制备工艺具有制造成本低、易操作、周期短、绿色环保等特点。

技术领域

本发明属于光电材料领域，尤其涉及一种钙钛矿荧光粉及其制备方法。

背景技术

荧光粉是一种重要的发光材料，广泛应用于显示、照明等领域。但是，目前的荧光粉材料发光峰宽，使得显色系数低、色域窄，难以满足高色纯、分辨率高的显示应用需求。与传统的荧光粉体相比，金属卤化物钙钛矿发光材料由于光谱狭窄（15~25nm）、高缺陷容忍度的特性和明亮的色彩发射，在光电子领域引起了广泛关注。

现有的金属卤化物钙钛矿发光材料制备技术主要包括热注入法、饱和再结晶法等，但是，由热注入法制备的荧光粉材料合成过程中需要惰性气体的保护和不可避免地高温反应，难以大规模扩产（Nano Lett., 2015, 15, 6, 3692）；此外，饱和再结晶法中所用到的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺二乙缩醛、DMSO 、DMF、r-丁内脂。这些溶剂具有毒性、同时对环境不友好，例如N,N-二甲基甲酰胺二乙缩醛就会对人体皮肤造成损伤（Adv. Funct.Mater., 2016, 26, 2435）；而且，以上方法制备的钙钛矿发光材料都是胶体状态，难以像荧光粉材料以粉体形式保存，大多保存在昂贵、不环保的有机溶剂当中，否则会引起其光学性能衰退，阻碍了其在实际应用的发展。

为解决上述问题，通过毒性较小的溶剂替代之前的溶剂是较好的解决途径，例如醇类溶剂（ACS Nano, 2019, 13, 8237）以达到原来减小危害的目的，此外，水作为一种绿色环保溶剂来合成金属卤化物钙钛矿材料也很有吸引力，但是，以水为溶剂的难点在于铅前驱体难以溶解在水溶液当中，因此难以获得高发光性能的荧光材料。使用多库酯钠作为配体，以水为溶剂可以获得发光性能高纳米晶体，遗憾的是这种方法需要-196℃的条件下才可制备，大大提高了其生产成本（Nanoscale, 2020, 12, 6522）。通过控制pH在0-5的范围，以氢溴酸水溶液为溶剂，研究者可以制备发光的钙钛矿材料（Angew. Chem. Int. Ed.,2018, 57, 9650）；中国发明专利CN106833634A报道了用水作为溶剂替代传统的有机溶剂制备了有机无机杂化的铅卤纳米。但是这些产物的发光性能都很低，量子产率只有40%，此外所制备的材料是胶体，都需要保存在条件苛刻的环境中，如密闭条件，封装，使得成本比传统荧光粉高出许多，难以满足实际应用。

发明内容