一种色温可调的白光发射铜簇组装体荧光材料及其制备方法与流程

本发明属于荧光金属纳米团簇制备技术领域，具体涉及一种含有多种卤素的铜簇组装体荧光材料荧光粉及其制备方法，特别涉及一种通过调控所含卤素的种类与比例，从而制备色温可调的白光发射铜簇组装体荧光材料荧光粉及其制备方法。

背景技术：

荧光金属纳米簇作为一种新型荧光纳米材料，具有类分子的荧光性质。在金属纳米簇荧光材料家族中，铜簇由于具有元素储量丰富、价格低廉、毒性低等优势，在照明领域中的应用优势尤为明显。目前，已经发展出多种制备铜簇荧光材料、提升铜簇荧光性能的手段。比如，利用化学手段将铜簇组装成二维片层组装体结构，可以有效地提升铜簇的荧光量子产率及化学稳定性。然而，现有的制备方法所获得的铜簇组装体荧光材料，其荧光发射为单色发光，且发光范围并非连续可调。因此，在实际照明应用当中，需要以gainn芯片作为激发光源，将多种不同发光颜色的铜簇组装体荧光材料进行混合作为颜色转换层来制备led，从而实现白光照明的效果。对于具有不同发光的铜簇单色荧光粉，其发光效率、温度敏感性、化学稳定性等性质均存在差异，尤其是在混合后还存在铜簇间能量转移和再吸收的问题，这些都会影响白光led的发光效果。通过单色铜簇荧光粉共混作为颜色转换层来实现白光照明的方法具有较高的技术难度和较低的可靠性，其白光色温也难以进行有效地进行调节，这极大限制了铜簇荧光材料的应用推广。因此，发展一种制备无需共混而直接具有白光发射的铜簇荧光粉材料，并实现白光色温的可控调节的方法，对推进铜簇荧光粉在照明领域的应用具有重要意义和商业价值。

技术实现要素：

本发明的目的就是制备一种廉价无毒且直接具有白光发射的铜簇组装体荧光材料，并通过简单的原料控制，对铜簇组装体荧光材料进行白光色温的调节，即以混合的卤化物铜盐为铜源，将其与烷基硫醇进行反应，从而制备二维铜簇组装体荧光材料，并通过调节各卤化物铜盐的种类与比例，实现对铜簇组装体荧光材料白光色温的调节。本发明的核心内容是一定比例的卤化物铜盐混合物作为铜源来制备铜簇组装体荧光材料。

本发明选用卤化物铜盐混合物作为铜源，烷基硫醇作为还原剂和配体溶剂，高沸点非极性有机物作为反应溶剂。其中，所涉及到的反应试剂环境友好，价格低廉，稳定安全；合成方法简单快捷，条件温和，危险性小，可实现批量化制备；所制备的铜簇组装体荧光材料白光色温调控简便，调节范围比较广，且具有较好的实验重复性。利用这一方法获得的铜簇组装体荧光材料，可以直接作为白光荧光粉来制作白光led，不仅可以避免由不同光色荧光粉共混造成的能量损耗及发光不均匀等问题，而且有效的降低了生产成本，适合铜簇荧光粉材料的工业化生产及应用延伸，在白光发光二极管的制备上有着巨大的应用前景。

具体来说，本发明所述的以混合的卤化物铜盐为铜源制备色温可调的白光发射铜簇组装体荧光材料的方法，其步骤如下：

(1)在空气中，将铜源粉末加入到高沸点非极性溶剂中，室温不断搅拌至铜源粉末完全分散，以含铜量计算，铜源浓度为0.094～0.14mol/l；铜源粉末为铜盐氯化物、铜盐溴化物和铜盐碘化物的混合，其摩尔计量比为0.8～1.7：1：1.3～2.5；

(2)在空气中，将烷基硫醇加入到步骤(1)得到的分散有铜源的高沸点非极性溶液中，以含铜量计算，铜源与烷基硫醇的摩尔比为1：8～11；室温条件下超声3～5分钟，使溶液混合均匀；然后，在不断搅拌的条件下升温至50～70℃，并保持10～30分钟，得到本发明所述的色温可调的白光发射铜簇组装体荧光材料。

本发明所述方法用于制备具有白光发射的铜簇组装体荧光材料，其白光色温可通过改变铜源组分进行可控调节。

上述方法所使用的铜盐氯化物为cucl2·2h2o或cucl，铜盐溴化物为cubr2·h2o或cubr，铜盐碘化物为cui；烷基硫醇可以是辛硫醇、癸硫醇、十二烷基硫醇、十八烷基硫醇等，高沸点非极性溶剂可以是二苄醚、液体石蜡、二苯醚、十八烯等。

附图说明

图1(a)：实施例1制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图1(b)：实施例1制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图1(c)：以实施例1制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.39，0.42)，对应色温为4027k；

图2(a)：实施例2制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图2(b)：实施例2制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图2(c)：以实施例2制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.37，0.38)，对应色温为4300k；

图3(a)：实施例3制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图3(b)：实施例3制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图3(c)：以实施例3制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.36，0.36)，对应色温为4493k；

图4(a)：实施例4制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图4(b)：实施例4制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图4(c)：以实施例4制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.34，0.36)，对应色温为5217k；

图5(a)：实施例5制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图5(b)：实施例5制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图5(c)：以实施例5制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.33，0.35)，对应色温为5609k；

图6(a)：实施例6制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图6(b)：实施例6制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图6(c)：以实施例6制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.32，0.36)，对应色温为6028k；

图7(a)：实施例7制备的铜簇组装体荧光材料透射电镜照片，铜簇组装体荧光材料为二维片层结构，结构基元为尺寸为1.8nm的铜簇；

图7(b)：实施例7制备的铜簇组装体荧光材料的荧光发射谱图；荧光发射存在三个发射峰，发射峰位分别在498nm、551nm和669nm。

图7(c)：以实施例7制备的铜簇组装体荧光材料为颜色转换层与聚二甲基硅氧烷混合，涂覆在365nm为背底的gan芯片上，所制得的白光led发光对应的色坐标，其色坐标为(0.31，0.35)，对应色温为6520k。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，而不是要以此对本发明进行限制。

实施例1

将0.10mmolcucl，0.12mmolcubr和0.3mmolcui加入到5ml二苄醚溶液中，在空气中超声5分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下50℃水浴，反应30分钟停止加热，如图1所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约118mg。将52mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与78mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

实施例2

将0.10mmolcucl，0.12mmolcubr和0.25mmolcui加入到4ml二苄醚溶液中，在空气中超声3分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下50℃水浴，反应30分钟停止加热，如图2所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约106mg。将50mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与75mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

实施例3

将0.10mmolcucl，0.12mmolcubr和0.20mmolcui加入到3ml二苄醚溶液中，在空气中超声4分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下70℃水浴，反应10分钟停止加热，如图3所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约95mg。将45mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与68mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

实施例4

将0.10mmolcucl，0.12mmolcubr和0.15mmolcui加入到3ml二苄醚溶液中，在空气中超声3分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下50℃水浴，反应30分钟停止加热，如图4所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约83mg。将43mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与65mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

实施例5

将0.13mmolcucl，0.12mmolcubr和0.15mmolcui加入到3ml二苄醚溶液中(，在空气中超声3分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下60℃水浴，反应20分钟停止加热，如图5所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约92mg。将45mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与68mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

实施例6

将0.17mmolcucl，0.12mmolcubr和0.15mmolcui加入到4ml二苄醚溶液中，在空气中超声4分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下60℃水浴，反应20分钟停止加热，如图6所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约100mg。将51mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与77mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

实施例7

将0.20mmolcucl，0.12mmolcubr和0.15mmolcui加入到5ml二苄醚溶液中，在空气中超声5分钟。然后向体系中加入1ml(合4.17mmol)的十二烷基硫醇，在搅拌条件下70℃水浴，反应20分钟停止加热，如图7所示，即可得到具有白光发射的铜簇组装体荧光材料约106mg。将55mg白光发射的铜簇组装体荧光材料与83mg聚二甲基硅氧烷混合，涂覆于发射波长为365nm的gan芯片上。紫外光固化后，可得具有白光发射的led。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除