[发明专利]一种基于镧系金属-有机框架的单相白光发射材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于镧系金属‑有机框架的单相白光发射材料及其制备方法。以bio‑MOF‑1作为基质材料，掺杂镧系金属离子到基质材料中得到Ln‑MOFs；镧系金属盐、乙酸锌、4,4’‑联苯二甲酸和腺嘌呤溶于适量的去离子水和DMF的混合溶液，滴加稀硝酸调节pH值，将封闭的水热反应釜作为溶液载体，在恒温鼓风干燥箱中进行水热反应；反应结束后，将所得产物通过离心、洗涤进行固液分离和去杂质，干燥后获得Ln‑MOFs材料。本发明制备的Ln‑MOFs发光材料在365纳米波长激发下实现了白光发射；通过该材料制作的荧光粉与有机硅胶结合涂覆在365纳米的LED芯片上，可以获得高显色指数、低色温的温和的暖白光。

技术领域

本发明属于白色荧光粉制备技术领域，具体涉及一种基于镧系金属-有机框架(Ln-MOFs)的单相白光发射材料及其制备方法。

背景技术

基于镧系(Ln)离子的材料由于具有发射波长范围大、窄带大Stokes位移、发射波长不受干扰等优点，多年来一直被认为是一种有前途的发光材料。然而，由于Ln离子的浓度猝灭行为，Ln离子的掺杂浓度受到很大限制，导致发射强度和量子产率较低。随着金属有机骨架(MOFs)的出现，Ln-MOFs利用有机配体与Ln离子之间的天线效应[K.Binnemans,Chem.Rev,109(2009):4283-4374]，通过有机配体与镧系离子螯合配位，以共振耦合的方式将有机配体吸收的能量传递给镧系离子，达到敏化镧系离子发光的作用。这种形式极大地提高了Ln离子掺杂到发光材料中的发射强度。此外，Ln³⁺离子可以与有机配体形成等结构骨架，这使得Ln-MOFs的色度可调。因此，Ln离子掺杂到金属有机骨架(Ln-MOFs)中被认为是白光发光二极管(WLED)应用中最有前途的材料之一。

目前流行的WLED主要蓝色芯片(450纳米)与黄色荧光粉(YAG:Ce³⁺)相结合。通过该方式合成的WLED，因为蓝光的影响，导致WLED显色指数低(70)和色温高(6000K)，显色指数低会影响对物体色彩的辨别，而色温过高则容易对人眼造成伤害。因此近年来，近紫外芯片(360-420纳米)与具有红、蓝、绿三色荧光粉的组合在WLED应用显示出巨大的潜力。与传统蓝光芯片相比，近紫外芯片可以获得更高的显色指数和可调的色温。而Ln-MOFs的等结构特性提供了在单相荧光粉中掺杂不同Ln离子实现近紫外激发白光发射的可能性。

在金属有机框架材料中掺杂Ln(Tb³⁺和Eu³⁺)离子形成新型单相等结构Ln-MOFs。利用配体到镧系金属的能量传递，通过三基色理论——有机配体的蓝色发光、Tb³⁺的绿色发光以及Eu³⁺的红色发光，制备一种Ln-MOFs的单相白光发射荧光粉。将制作的荧光粉与有机硅胶混合，涂覆在近紫外芯片(365纳米)上，制备出WLED器件。

发明内容

本发明提出了一种单相Ln-MOFs白色发光材料的制备方法及其在近紫外芯片上的WLED应用，以bio-MOF-1为基质材料，掺杂铽盐和铕盐，利用封闭的不锈钢聚四氟乙烯内衬的水热反应釜在恒温鼓风干燥箱中进行水热反应。将得到的粉末离心清洗并干燥，最终得到白色的单相Ln-MOFs发光材料粉末。

本发明采用的技术方案步骤如下：

一、一种单相Ln-MOFs发光材料：

所述的该发光材料的是在具有蓝光发射bio-MOF-1的基础上，通过原位封装法掺杂红色发光中心铕离子和绿色发光中心铽离子，得到镧系掺杂MOF发光材料Tb/Eu@bio-MOF-1。该发光材料在365纳米的紫外光激发下存在白光发射。

单相Ln-MOFs发光材料为通过水热法合成颗粒细小均匀、结晶度高的白色粉末发光材料。