[发明专利]一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及纳米材料合成与应用的技术领域，具体涉及一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用，由CuInS₂量子点和金属卤化物纳米晶Cs₃Cu₂X₅以任意比例混合而成，其中X为Cl、Br、I中的至少一种。本发明的铜基量子点/纳米晶复合材料，由在紫外激发下分别发红光的CuInS₂量子点、发绿光的Cs₃Cu₂Cl₅纳米晶和发蓝光的Cs₃Cu₂I₅和/或Cs₃Cu₂Br₅纳米晶以任意比例混合而成，具备RGB三原色混合性能，可按需混合，得到所需发光色，色域广，整个可见光内都发光。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成与应用的技术领域，具体涉及一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

卤化铅钙钛矿纳米晶由于其高效光致发光而受到广泛关注。然而，铅(Pb)对环境和人体的毒性可能是实际应用的一大障碍。为了解决这样一个严重的问题，各种无毒元素，如锡(Sn)、铜(Cu)、锑(Sb)、和铋(Bi)等已被用来代替有毒的铅。其中Cu元素以其无毒、稳定性好﹑储量丰富、价格低廉等优势,成为了目前Pb元素的最佳替代元素。近两年来随着纳米晶合成技术的迅速发展，零维无铅铜基纳米晶Cs₃Cu₂X₅(X=Cl、Br、I)被报道显示出相对优异的光电性能。铜基纳米晶Cs₃Cu₂X₅晶体结构包含独特的[Cu₂X₅]^3-二聚体，其由三角形平面CuX₃和四面体CuX₄单元共用一条边构成的，周围被铯离子空间隔离，导致强激子限制和自陷激子(STE)发射效应。

白光发光二极管在固态照明技术中尤为重要，它具有显著减少温室气体排放和降低能耗的潜力。然而，WLED生产的商业化路线在显色指数(CRI)不足、颜色不稳定和稀土元素的引入方面面临挑战。目前，磷光转换白光发光二极管主要是通过将蓝色发光二极管芯片与黄色发光磷光体结合来制造的。然而，大多数黄色发光磷光体含有稀土元素，如Ce³⁺或Eu²⁺，其潜在的供应风险和提价是未来大规模生产和商业化的障碍。量子点/纳米晶是一种前沿科技的纳米材料，应用在显示技术上之后，实际效果可超越传统LED背光荧光粉的发光特性，可实现更加出色的成像色彩。一般来说，基于多组件的WLED结构可以产生良好的显色性，因为它具有宽颜色空间的特点。单组分白光发射器总是受到低CRI的困扰，并且还缺乏冷/暖白光调谐来匹配阳光的日常变化，因为很难单独调谐不同波长的发射比例。

专利CN113072931A报道了一种氧化硅单包铯铜氯量子点及其制备方法和应用,利用低温包覆氧化硅钝化表面缺陷和提高量子点的稳定性，再引入CaAlSiN:En²⁺红色荧光粉，采用点胶涂敷封装制备的WLED。专利CN111661867A报道了一种无铅铯铜氯纳米晶的制备方法及其产品和应用，通过改变Cu⁺和C1^-两种离子的摩尔比和反应温度,分别制备得到含有CsCuCl₃纳米晶和Cs₃Cu₂Cl₅纳米晶,再引入CaAlSiN:En²⁺红色荧光粉，采用点胶涂敷封装制备WLED。由于该红色荧光粉中含有稀土元素，价格昂贵，且点胶涂敷封装会导致芯片在工作中产生的高温会降低荧光粉的量子效率以及光转换效率，产生荧光衰减快、明显的色漂移以及光色一致性不好等问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铜基量子点/纳米晶复合材料，将三种材料按任意比例混合即可获得所需颜色，且色域广，整个可见光内都发光。