[发明专利]一种超宽光谱钙钛矿白光材料及其制备和应用

说明书

本发明提出一种超宽光谱钙钛矿白光LED材料的合成方法，包括有以下步骤：1)将2‑氨基蒽(2‑AA)溶于乙醇，加入氢碘酸(HI)，旋转蒸发后真空干燥，得到2‑氨基蒽的氢碘酸盐(2‑AAI)；2)将2‑AAI与碘化铅(PbI₂)在加热搅拌下溶于N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)；3)将步骤2)中DMF溶液旋涂于玻璃片上，于空气中加热退火以去除残留的溶剂，即可在玻璃片表面形成一层(2‑AA)₂PbI₄钙钛矿膜。所得到的(2‑AA)₂PbI₄白光钙钛矿材料，在375nm紫外光激发下，在自由激子辐射、2‑AAI分子荧光和自限域激子发光的共同作用下，从而实现400‑750nm的超宽连续光谱白光发射。该合成方法不仅具有操作简单，可应用于构建白光LED，有望产生良好的环境、社会和经济效益。

技术领域

本发明涉及超宽光谱白光LED钙钛矿材料的制备技术。

技术背景

铅卤素钙钛矿材料因优异的光电特性，在太阳能电池、光催化、激光和发光二极管(LED)等领域表现出巨大的发展潜力。此前，相关研究者们通过利用低维钙钛矿自限域激子辐射，成功实现了钙钛矿的宽光谱荧光发光。当这类材料吸收激发光光子产生激子时，由于激子自身的静电力作用，引起激子附近晶格发生扭曲产生暂时的缺陷，这些缺陷会束缚激子，此类激子被称为自限域激子。由于激子被束缚后会损耗一定能量，因此自限域激子发光波长相对于自由激子而言会发生红移，并且由于自限域束缚深度(激子能量损耗)的不同，从而使荧光发射峰加宽，实现宽光谱辐射。然而，这一类自限域激子钙钛矿材料普遍存在发射光谱峰不够宽(FWHM:100-200nm)、稳定性差、合成过程复杂、经济成本高等缺点，严重制约了此类白光LED钙钛矿材料的商业化应用。

在本发明中，所合成的(2-AA)₂PbI₄白光钙钛矿材料，因其有机阳离子配体2-氨基蒽氢碘酸盐(2-AAI)具有较大的空间位阻，使钙钛矿晶格容易发生扭曲，为自限域激子的产生提供了结构基础。除自由激子和自限域激子发光外，其有机阳离子配体2-AAI也具有荧光性质，可以发出明亮的蓝绿色荧光。在375nm紫外光激发下，材料中自由激子辐射、2-AAI分子荧光和自限域激子发光在光谱上相互重叠，从而实现400-750nm的超宽连续光谱白光发射。此外，2-AAI中蒽环共轭结构化学性质稳定且具有疏水性，从而极大提高了(2-AA)₂PbI₄材料的稳定性和耐用性，为构建白光LED器件提奠定了基础。据我们所知，目前尚未有关于此类超宽连读光谱(FWHM～350nm)钙钛矿白光LED材料的相关报道。因此，发展超宽光谱钙钛矿白光LED材料的合成新方法，在白光LED领域，具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术，提出一种超宽光谱钙钛矿白光LED材料的合成方法：将一定量2-氨基蒽(2-AA)乙醇溶液与氢碘酸(HI)溶液通过酸碱中和反应得到2-氨基蒽的氢碘酸盐(2-AAI)后，与碘化铅(PbI₂)共同溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)形成混合溶液，通过旋涂，最终得到超宽光谱(2-AA)₂PbI₄钙钛矿膜。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：超宽光谱(2-AA)₂PbI₄钙钛矿白光材料的合成方法，其特征在于包括有以下依次步骤：

1)将0.02-0.5g的2-氨基蒽(2-AA)溶于100-200mL乙醇，加入氢碘酸(HI)溶液(55-58wt％)0.2-50mL发生酸碱中和反应，60-75℃旋蒸除去大部分溶剂后，60-80℃真空干燥，得到2-氨基蒽的氢碘酸盐(2-AAI)；

2)将2-AAI与碘化铅(PbI₂)按摩尔比1:1～4:1在80-160℃加热搅拌下溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，控制混合溶液2-AAI与PbI₂的总浓度为0.2-5g/mL；