含双带螺旋结构的转光材料及其制法与在制备浅黄光LED中的应用

技术领域

本申请属于先进发光材料领域，具体涉及一种含双带螺旋结构的转光材料及其制法与在制备浅黄光LED中的应用。

背景技术

根据三基色原理，色光中红光和绿光组合可以得到黄光，而黄光进一步和蓝光组合可以得到白光；在256色位体系中，理论上可能存在1670多万种光色。尽管目前已知的光色种类还很有限，但是新一代人类照明革命——发光二级管(Light Emitting Diode，LED)的发明，为丰富光色种类开拓了新领域。目前基于LED芯片涂覆转光剂，是开发新光色LED光源的主流技术，即“光转光”LED；由于该技术所用的转光剂，主要是含稀土的无机复合物发光材料，不仅种类有限，而且还受限于不可再生的稀土战略资源。迄今为止，浅黄光LED器件还很少见。

通过配位键等作用构筑的金属-有机配位超分子转光材料，是一类结构有序的先进晶态发光材料，所得发光材料具有明确的微观电子结构、高纯度等特点，是发展新型非稀土转光材料的重要方向。鉴于影响化学反应过程的因素很多，难以预测结果。因此，在发光材料领域，获得具有新颖结构和特定功能的新材料一直是有挑战性的前沿研究热点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种含双带螺旋结构的转光材料，测定了其精准的电子结构，用该新材料制备的LED器件，低功率工作时，能发射较稀有的浅黄光。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含双带螺旋结构的转光材料，其化学通式为[Cd(edd)(bpy)]

进一步，所述转光材料晶体结构的不对称单元中，包含1个Cd

进一步，在转光材料的空间结构中，有机组分edd

上述含双带螺旋结构的转光材料以H

进一步，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)将上述原料和溶剂混合形成反应体系，置于密闭容器中；所述原料H

(2)将反应体系置于室温下搅拌10-30min，然后将反应温度升温至100～120℃，反应2-4天，之后自然冷却、过滤、干燥，得到块状晶体。

进一步，步骤(1)中所述H

进一步，所述反应体系中bpy的初始物质的量浓度为8.3mmol/L。

进一步，步骤(2)中所述反应体系的反应温度为120℃；所述干燥是指晶体用蒸馏水洗涤后，室温下在空气中自然干燥。

采用上述方法制备的含双带螺旋结构的转光材料在制备特色浅黄光LED器件和复合荧光材料中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明制备的含双带螺旋结构的转光材料，是一种晶态非稀土金属-有机配位超分子晶态物质，微观结构明确，在其周期性扩展的空间结构中，通过Cd-O配位键，edd

(2)本发明制备的含双带螺旋结构的转光材料，不含稀土元素，产率约达75％，有较好的热稳定性；在水、DMF等常见溶剂中稳定存在；该物质晶体样品在紫外光激发下，呈现黄绿色荧光。

(3)本发明提供的含双带螺旋结构的转光材料作为单成份转光剂，“光转光”技术封装的LED，在低功率驱动下，LED发出特色浅黄光，相关色温4426K，波长为567.8nm；器件光谱存在一定强度紫光发射峰，紫光峰波长位于420nm处；所制LED是一种特色浅黄光器件，在制备仪表指示灯、全光谱大功率光源等方面有应用前景。

附图说明

图1为本发明转光材料的X-射线粉末衍射图；

图2为本发明转光材料的热重曲线图；

图3为本发明转光材料的单晶体荧光照片，实物在365nm紫外灯下，发射黄绿色荧光；

图4为本发明转光材料的红外光谱图；

图5为本发明转光材料的晶体结构图，其中，图(a)为有机组分edd

图6为本发明转光材料的三维超分子结构图，圆柱状桥联构件为bpy；

图7为以本发明转光材料为单成份转光剂封装的LED器件工作时的发光光谱图、色度图和通电发光前后的实物照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明附图，对本发明方法进行详细说明。本发明对结晶产物进行X-射线单晶衍射测试，解析得其精确的电子结构，并对最终产物进行一系列表征，确定其化学组成通式为[Cd(edd)(bpy)]

一、本发明含双带螺旋结构的转光材料的制备

实施例1

按下列具体质量或体积取物料：H

对制备好的晶体样品，采用岛津XRD-6100型X-射线衍射仪进行粉末衍射测试(见图1，横坐标—角度；纵坐标—衍射强度)，测试图谱的峰与晶体结构模拟图谱(软件Mercury)峰能很好的匹配，说明所得结晶样品的结构与单晶数据解析的结构相同，表明晶态样品物相纯度高。

图2为含双带螺旋结构的转光材料的热重曲线图，从图2可知，所得结晶样品的热重数据分析显示(见图2，氮气气氛，横坐标—温度；纵坐标—残留)，转光材料的晶体样品在240℃之前，无明显失重，表明无样品不含溶剂小分子；240℃之后出现明显失重，可能是骨架坍塌或分解。这表明本发明制备的含双带螺旋结构的转光材料具有比较好的热稳定性。

如图3实物照片所示，所述转光材料的块状单晶体样品，在365nm紫外灯下，呈黄绿色荧光，实物照片表明，新材料是一种具有下转光性能的晶态固体材料。

单晶结构的测定：挑选取合适的单晶，在SMARTAPEXIICZN单晶衍射仪上(Mo-Ka，

表1主要晶体学数据

*R

表2配位键长

对称转换:#1-x+2,-y+1,-z+1；#2x,y-1,z；#3-x+1,-y,-z+1；#4x,y+1,z

基于上述表征数据，所制备的含双带螺旋结构的转光材料组成通式为[Cd(edd)(bpy)]

解析其X-射线单晶衍射数据，得精确电子结构。配位模式和部分晶体结构如图5a所示，转光材料晶体结构的不对称单元中，包含1个Cd

如图5c和5e所示，所述转光材料的空间扩展结构中，有机组分edd

本实施例重复多次，实际得到含双带螺旋结构的转光材料的质量保持43.7～46.4mg，基于bpy计算得产率70.4％～74.7％。

实施例2

按下列具体质量或体积取物料：H

本实施例重复多次，实际得到含双带螺旋结构的转光材料的质量保持在26.4～36.5mg，基于bpy计算得产率42.5％～58.8％。

实施例3

按下列具体质量或体积取物料：H

产物粉末X-射线衍射表征(见图1)，得到数据与实施例1相似。说明用实施例3制得的晶体结构未发生变化，且产品纯度较高。

本实施例重复多次，实际得到含双带螺旋结构的转光材料的质量保持在12.1～25.2mg，基于bpy计算得产率19.5％～40.6％。

二、本发明含双带螺旋结构的转光材料的初步应用

实施例4浅黄光LED器件制备

实验中，使用普通带帽的波长390nm的紫光LED芯片进行封装，芯片功率约1W。将含双带螺旋结构的转光材料封装到LED芯片上，固化72个小时，得到了LED器件。

在20mA稳流下(电压3V)，测试LED的发光光谱。图7为LED器件工作时的发光光谱、色度坐标图和器件发光前后的实物照片(横坐标—波长，纵坐标—强度)。具数据分析，LED器件所发光相关色温4426K，主波长为567.8nm，色纯度值为62.4％；在2度视场CIE1931色度图中颜色坐标(0.3852,0.4793)，处于黄光趋近白光的间色区域。

所封装LED器件发光光谱显示，最强峰波长在559nm处(归一化强度100％)；存在一定强度的紫光发射峰，紫光峰波长位于420nm处，归一化强度约50％。器件光谱色度坐标指示颜色和实物照片光色一致，为浅黄光或暖白光。尽管人的肉眼难以区分浅黄光与暖白光，但是根据三原色复合原理，光谱中蓝光少，色纯度较大，因此光色归属为浅黄色更合理，所封装LED是一种特色浅黄光器件，在制备仪表指示灯、全光谱大功率光源等方面有应用前景。

本发明初步制备的LED器件数据表明含双带螺旋结构的转光材料作为单成份转光剂，能将LED芯片的紫色光，较高效地转换成特色鲜明的浅黄光，节省了稀土资源，为开发新的非稀土、单成份先进发光材料提供实验数据。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。