[发明专利]一种单基质白光发射碳点荧光粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种单基质白光碳点荧光粉的制备方法，其特点是将柠檬酸、尿素、氢氧化钾采用一步溶剂热法得到的蓝光碳点与氢氧化钙基质材料复合，制得荧光发射峰分别位于434 nm、519 nm和591 nm的单基质白光碳点荧光粉。本发明与现有技术相比具有优异的热稳定性，制备方法简便，原材料价格低廉，绿色环保，较好的解决了固态碳点荧光猝灭问题，实现了固态碳点荧光粉的单基质白光发射以及优异的稳定性，保存一年后仍具有非常明亮的白光发射，在加热到110℃时，其荧光强度仍保持在初始强度的83%，可以作为发光转换层材料应用于光电器件中。

技术领域

本发明涉及荧光碳点材料技术领域，具体地说是一种高稳定性且绿色环保的单基质白光碳点荧光粉的制备方法。

背景技术

白光发光二极管（White Light Emitting Diode，WLED）凭借高发光效率、高亮度、体积小和节能的优势，已成为目前固态照明中的佼佼者，已渗透到人们工作、生活的方方面面。WLED器件的实现通常采用LED芯片和荧光粉相结合的方式，稀土荧光粉是用于WLED制备的传统荧光材料，除稀土离子Ce³⁺掺杂外，传统的稀土荧光粉都具有较窄的荧光发射峰，这就导致采用单基质稀土荧光粉制备的WLED显色指数较低。半导体量子点因具有高量子产率、发射波长易调控、光稳定好等优点成为可替代稀土荧光粉的优先选择，但是半导体量子点通常含有Cd、Hg等剧毒重金属元素，对人类和生态系统都存在一定的危害。因此迫切需要寻求一种环境友好、无毒高效、可持续发展的荧光材料以满足WLED的应用需求。

荧光碳点作为近年来快速发展起来的一种新型纳米荧光材料，除了优异的光学性能，碳点还具有无毒、环境友好、发射光谱宽且强、易调谐等优点，在光电器件应用领域中存在着巨大的潜力。然而碳点在固态时存在因聚集引起的荧光猝灭现象，基于此，研究者们提出将碳点吸附在固体基质材料表面或嵌入基质材料中以保持碳点优异的固态荧光性能。到目前为止，大多数报道的碳点荧光粉通常具有单峰发射，关于单基质白光碳点荧光粉的报道较少。具有高显色指数（CRI）的WLED的实现往往依靠于几种具有不同发射光谱碳点荧光粉的混合，这通常存在不同发射碳点之间荧光相互吸收且稳定性不一致等问题，降低WLED器件的性能和使用寿命。此外，对于荧光粉而言，良好的热稳定性是其成功应用于光电器件的关键。因此，制备一种具有高稳定性的、长波段宽色域发射的碳点荧光粉，以满足于WLED器件的应用是十分必要的。

现有技术的碳点荧光材料热稳定性和环境稳定性差，在自然环境中稳定保存时间短，存在着固态荧光猝灭以及单基质碳点荧光粉白光发射问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足而提供的一种单基质白光发射碳点荧光粉的制备方法，采用氢氧化钙为基质材料包裹碳点，使得碳点在固体状态下仍能保持优异的荧光发射，实现单基质碳点荧光粉白光发射，利用氢氧化钙表面丰富的-OH基团，使得电子结构中产生了更多的电子跃迁，促使了碳点长波段的荧光发射，结合碳点自身的蓝光，最终得到白光发射的固态碳点荧光粉，制备方法简便，原材料价格低廉，绿色环保，较好的解决了固态碳点荧光猝灭问题，实现了固态碳点荧光粉的单基质白光发射以及优异的稳定性，保存一年后仍具有非常明亮的白光发射，在加热到110 ℃时，其荧光强度仍保持在初始强度的83 %，大大提高了碳点荧光粉的热稳定性和环境稳定性，使其可以在自然环境中稳定保存，是一种环境友好的荧光材料可以满足WLED的应用需求，可以作为发光转换层材料应用于光电器件中。

本发明的目的是这样实现的：一种单基质白光发射碳点荧光粉的制备方法，其特点是将柠檬酸、尿素、氢氧化钾采用一步溶剂热法合成蓝光碳点，然后将其与氢氧化钙基质材料复合，制得单基质白光碳点荧光粉，具体制备包括如下步骤：

步骤1，称取柠檬酸分散于DMF中，常温下磁力搅拌至溶液澄清，加入尿素于上述溶液中并搅拌至溶液澄清，而后加入一定量的氢氧化钾溶液持续搅拌，将溶液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中进行反应，冷却至室温，得到反应溶液。