一种钙钛矿的制备方法及一种荧光物质

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿的制备方法及一种荧光物质。

背景技术

固态半导体照明具有节能、环保、长寿命等优点。目前，白光LED的主流技术方案是将蓝光芯片和黄色荧光粉末封装，芯片发射的蓝光和芯片激发荧光粉末产生的黄光复合，形成白光。但是，黄色荧光粉末的发射光谱中缺少红光部分，难以制备高显色性、暖色温的白光LED灯，不能满足现代照明要求。

黄色荧光粉的发射光谱中缺少的红光部分通常由红色荧光粉产生。当前，用来制备红色荧光粉的物质主要是氮化物。氮化物红色荧光粉已被广泛研究并应用于制作高显色、暖色温的白光LED。

然而，氮化物红色荧光粉制备困难，一般需要高压且高温(例如1600℃以上)等苛刻条件。大多数红色荧光粉的制备方法都需相应的配体提供剂和还原剂混合，存在制备工艺复杂，反应体系相对复杂等问题。

发明内容

本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种制备条件温和，制备方法简单和制备成本低的钙钛矿的制备方法和基于上述钙钛矿制备的荧光物质。

为此，本公开第一方面提供一种钙钛矿的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿的化学式为：AMnX

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述预设比例的范围为1:2到4:1之间。在这种情况下，得到的钙钛矿晶体结晶度较好且晶体质量优异。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述胍盐与所述锰盐的比例是物质的量的比例。由此，可用于胍盐或锰盐分子式不同或相对分子质量不同时对胍盐或锰盐进行计量。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述胍盐包括盐酸胍或溴化胍。在这种情况下，能够提供钙钛矿结构中的胍和部分卤素。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述锰盐包括氯化锰或溴化锰等。在这种情况下，能够提供钙钛矿结构中的锰和部分卤素。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述极性溶剂为去离子水或乙醇。在这种情况下，能够提供一种成本低廉的溶剂，同时使锰盐和胍盐的提供的胍、锰和卤素以离子状态均匀分散在溶剂中，以进行充分反应。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述预设温度为80℃至120℃。在这种情况下，通过对混合溶液进行加热使极性溶剂蒸发以加快钙钛矿析出的效率。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，可选地，所述预设温度为-5℃至15℃。在这种情况下，通过对混合溶液进行冷却以析出钙钛矿。

另外，在本公开第一方面所涉及的制备方法中，优选地，所述预设比例为1.5:1。由此，能够进一步提高钙钛矿的结晶度和晶体质量。

本公开第二方面提供一种荧光物质，所述荧光物质包括，如第一方面涉及的任一项所述的制备方法制备的所述钙钛矿。由此，包括钙钛矿的荧光物质可以在蓝光或绿光的照射时可以发出红色荧光，且制备成本低，制备方法简单，制备条件温和。

基于本公开能提供一种制备条件温和，制备方法简单和制备成本低的钙钛矿的制备方法和基于上述钙钛矿制备的荧光物质。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开的实施例，其中：

图1是示出了本公开的示例所涉及的钙钛矿的制备流程图。

图2是示出了本公开的实施例1，实施例2和实施例3所涉及的钙钛矿的激发谱图对比图。

图3是示出了本公开的实施例1，实施例2和实施例3所涉及的钙钛矿的发射谱图对比图。

图4是示出了本公开的实施例1，实施例2和实施例3所涉及的钙钛矿的X射线衍射谱图对比图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式，进一步详细地说明本公开。在附图中，相同的部件或具有相同功能的部件采用相同的符号标记，省略对其的重复说明。

需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在本公开的下面描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。

本公开提供了一种钙钛矿的制备方法。为了方便描述，粉末状的钙钛矿也可以称为钙钛矿粉末。在一些示例中，钙钛矿的化学式可以为：AMnX

在一些示例中，钙钛矿的工作机理可以为钙钛矿在受到外界光照后，电子由基态被激发至单线态第一激发态，再以电磁辐射的形式回到基态的过程中，产生荧光。在一些示例中，荧光的颜色可以为红色。

如上所述，X可以为卤素。在一些示例中，卤素可以为包括氯(Cl)或溴(Br)。在这种情况下，钙钛矿的化学式可以为N＝C(NH

在一些示例中，钙钛矿中的卤素的类型可以为多种，例如两种卤素。在一些示例中，两种卤素可以为氯(Cl)和溴(Br)。

在一些示例中，钙钛矿可以通过本公开所涉及的钙钛矿的制备方法(有时也可以简称为制备方法)获得。

图1是示出了本公开的示例所涉及的钙钛矿的制备流程图。

在一些示例中，如图1所示，制备方法可以包括准备预设比例的胍盐与锰盐(步骤S10)，制备混合溶液(步骤S20)和从混合溶液中结晶析出钙钛矿(步骤S30)。由此，能够制备钙钛矿，制备的钙钛矿在蓝光或绿光的照射时可以发出红色荧光，且制备条件温和，制备成本低，制备方法简单。

如图1所示，在一些示例中，制备方法可以包括准备预设比例的胍盐与锰盐(步骤S10)。

在一些示例中，优选地，胍盐可以是盐酸胍或溴化胍。在这种情况下，能够提供钙钛矿结构中的胍和部分卤素，且盐酸胍或溴化胍易于获得，成本低廉。但本公开的示例不限于此，例如胍盐可以是氟化胍或碘化胍。

在一些示例中，锰盐可以是氯化锰或溴化锰。在这种情况下，能够提供钙钛矿结构中的锰和部分卤素，且氯化锰或溴化锰易于获得，成本低廉。但本公开的示例不限于此，例如锰盐可以是氟化锰或碘化锰。

在一些示例中，胍盐与锰盐的比例(也即上述的预设比例)可以在1:2至4:1之间。在这种情况下，得到的钙钛矿的结晶度较好且晶体质量优异。

在一些示例中，胍盐与锰盐的比例可以是1:2、1:1、1.5:1、2:1、7:3、3:1或4:1等。

在一些示例中，优选地，胍盐与锰盐的比例可以是1.5:1。在这种情况下，能够进一步提高钙钛矿的结晶度和晶体质量。

在一些示例中，胍盐与锰盐的比例可以是物质的量的比例。在这种情况下，能够对分子式不同或相对分子质量不同的胍盐或锰盐进行计量。

如图1所示，在一些示例中，制备方法可以包括制备混合溶液(步骤S20)。在步骤S20中，可以将胍盐与锰盐混合后进行溶解。在另一些示例中，可以将胍盐和锰盐依次进行溶解。

在一些示例中，可以将胍盐与锰盐溶解在极性溶剂中。

在一些示例中，极性溶剂可以为去离子水或乙醇。在这种情况下，能够提供一种成本低廉的极性溶剂，且使锰盐和胍盐的提供的胍、锰和卤素以离子状态均匀分散在极性溶剂中以进行充分反应。在一些示例中，可以通过搅拌加快锰盐与胍盐的溶解速率。由此，能够缩短制备钙钛矿的周期。

在一些示例中，可以通过加热加快胍盐与锰盐溶解速率。由此，能够缩短制备钙钛矿的周期。

在另一些示例中，极性溶剂可以为甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、三氟乙酸、六甲基磷酰胺、甲醇、乙酸、丙酮或吡啶中的任意一种。

在一些示例中，胍盐与锰盐可以溶解在极性溶剂中以使胍盐和锰盐发生反应以形成混合溶液。

在一些示例中，胍盐与锰盐可以在空气氛围下发生反应以形成混合溶液。在这种情况下，胍盐与锰盐发生反应需要的制备条件容易满足，也即，制备条件温和，且可以降低制备钙钛矿的成本。

如图1所示，在一些示例中，制备方法可以包括从混合溶液中结晶析出钙钛矿(步骤S30)。也即，可以使混合溶液结晶以析出钙钛矿。

在一些示例中，使混合溶液结晶以析出钙钛矿的方法可以包括通过加热到预设温度将钙钛矿从混合溶液中析出。具体地，可以对混合溶液进行加热使极性溶剂蒸发以使混合溶液结晶以析出钙钛矿。由此，能够加快钙钛矿析出的效率。

在一些示例中，可选地，预设温度可以为80～120℃。例如预设温度可以为80℃、88℃、95℃、100℃或120℃等。在这种情况下，预设容易提供，也即，制备条件温和，进而能够降低制备钙钛矿的成本。

在一些示例中，可选地，预设温度可以由热台或烘箱提供。

在一些示例中，使混合溶液结晶以析出钙钛矿的方法可以包括通过冷却到预设温度结晶析出钙钛矿。具体地，可以对混合溶液进行冷却以使混合溶液结晶以析出钙钛矿。由此，能够提供另一种从混合溶液中析出钙钛矿的方法。

在一些示例中，预设温度可以为-5℃至15℃。由此，通过对混合溶液进行冷却以析出钙钛矿。

在一些示例中，制备方法可以包括细化钙钛矿(未图示)。

在一些示例中，可选地，可以通过研磨的方法得到钙钛矿粉末。也即，可以对钙钛矿进行研磨以获取粉末状钙钛矿。由此，能够提高钙钛矿的利用效率。

本公开还提供了一种荧光物质，其包括上述的任一种制备方法制备的钙钛矿。在一些示例中，荧光物质可以包括钙钛矿粉末。在一些示例中，荧光物质可以包括钙钛矿的涂层。

为了进一步说明本公开，以下结合实施例1，实施例2和实施例3对本公开涉及的钙钛矿的制备方法进行详细描述。

[实施例1]

一种钙钛矿，其具有以下化学式：N＝C(NH

制备方法包括以下步骤：取胍盐和锰盐准确称量后混合制得混合物，其中胍盐与锰盐的物质的量的比例为1:1；向混合物中加入一定剂量的乙醇，直至其完全溶解以形成混合溶液，将混合溶液搅拌均匀；将混合溶液在空气氛围中，放置在100℃左右的热台上持续加热，至乙醇完全蒸发；将蒸发所得钙钛矿取出，待冷却至室温后，于玛瑙研钵中将其研磨成粉末状，获得钙钛矿粉末1。

[实施例2]

一种钙钛矿，其具有以下化学式：N＝C(NH

制备方法包括以下步骤：取胍盐和锰盐准确称量后混合制得混合物，其中胍盐与锰盐的物质的量的比例为1.5:1；向混合物中加入一定剂量的乙醇，直至其完全溶解以形成混合溶液，将混合溶液搅拌均匀；将混合溶液在空气氛围中，放置在100℃左右的热台上持续加热，至乙醇完全蒸发；将蒸发所得钙钛矿取出，待冷却至室温后，于玛瑙研钵中将其研磨成粉末状，获得钙钛矿粉末2。

[实施例3]

一种钙钛矿，其具有以下化学式：N＝C(NH

制备方法包括以下步骤：取胍盐和锰盐准确称量后混合制得混合物，其中胍盐与锰盐的物质的量的比例为2:1；向混合物中加入一定剂量的乙醇，直至其完全溶解以形成混合溶液，将混合溶液搅拌均匀，将混合溶液在空气氛围中，放置在100℃左右的热台上持续加热，至乙醇完全蒸发，将蒸发所得钙钛矿取出，待冷却至室温后，于玛瑙研钵中将其研磨成粉末状，获得钙钛矿粉末3。

为进一步判断钙钛矿粉末1、钙钛矿粉末2和钙钛矿粉末3的区别，分别对钙钛矿粉末1、钙钛矿粉末2和钙钛矿粉末3进行荧光测试。

荧光测试采用的是荧光分光光度计，将钙钛矿荧置于荧光分光光度计中进行光谱检测，得到钙钛矿的荧光谱图(包括激发谱图和发射谱图)。

图2是示出了本公开的实施例1，实施例2和实施例3所涉及的钙钛矿的激发谱图对比图。其中，A

[检测结果]

由图2可知，检测波长设置为652nm时，所得的钙钛矿粉末1，钙钛矿粉末2和钙钛矿粉末3的激发谱图均存在4处峰，峰位保持一致，4处峰的激发光波长分别为373nm、425nm、448nm、538nm，且当胍盐、锰盐的物质的量的比例为1.5:1时，光谱激发强度(检测波长处的发光对不同激发光的响应强度)最大。

由图3可知，在激发光波长为538nm时，得到钙钛矿粉末1，钙钛矿粉末2和钙钛矿粉末3的发射谱图对比图，其中发射峰位置保持一致，位于652nm处，也即为红色的光。当胍盐和锰盐的物质的量的比例为1.5:1时，光谱发射强度(发光强度)达到最大。

由图4可知，钙钛矿粉末1，钙钛矿粉末2和钙钛矿粉末3的X射线衍射谱图均具有两个强衍射峰，两个强衍射峰的衍射角2θ分别为14.0°和28.4°，分别对应于钙钛矿晶体结构的(110)和(220)晶面，证明了本公开所涉及的钙钛矿具有钙钛矿晶体结构。当胍盐和锰盐的物质的量的比例为1.5:1时，衍射峰强度最大，说明该配比所制备的钙钛矿粉末2中钙钛矿的结晶度较高且质量较优异。

综上，本公开涉及的钙钛矿的制备方法具有制备条件温和，制备方法简单和制备成本低等优点。

虽然以上结合附图和实施例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。