一种基于钙钛矿介孔玻璃的白光LED制备方法、白光LED及其钙钛矿介孔玻璃的制备方法与流程

本发明涉及发光材料领域，尤其是一种基于钙钛矿介孔玻璃的白光led制备方法、白光led及其钙钛矿介孔玻璃的制备方法。

背景技术：

1、led光源产品寿命长、光电转换效率高、耗能低、稳定性高等优点，其中白光led更是具有广阔的应用前景，它可以作为日常光源使用，可以为全球节约十分多的能源。现有白光led制作方法普遍采用蓝光led配合黄色荧光粉形成白光，该种方法是受限于传统荧光粉发光效率低及色域覆盖范围小。另外，也可以通过蓝光led搭配红绿量子点的方法实现白光发射，需要将红色和绿色量子点分别制备，再进行复合，量子点在成膜过程中极易发生团聚，导致荧光淬灭。并且，以上两种技术都需要进行额外的封装保护处理。因此，需要研发一种新型高效并且稳定的光转换材料。

2、量子点是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，由于这种纳米半导体拥有限制电子和电子空穴(electron hole)的特性，这一特性类似于自然界中的原子或分子，因而被称为量子点。

3、近年钙钛矿材料因为其毒性低、合成简单及优异的光电学特性备受关注。钙钛矿材料具有较大的光吸收系数，较低的缺陷态密度，可调节的带隙，高的电子和空穴迁移率等优越的光电性能。钙钛矿量子点材料(全无机型铅卤化物)因为是零维材料，具有较大的比表面积和很高的表面能，固受表面配体的影响很大，在固态下发光效率衰减严重，稳定性比较差，而且容易团簇引起离子浓度猝灭，这在一定程度上限制了其在白光led等发光材料领域的进一步应用。中国专利申请cn 108467196 a，公开了一种红绿蓝光全无机钙钛矿量子点与多孔玻璃复合发光材料的制备方法，采用熔融分相法进行多孔玻璃的制备，然后采用热注射法制备cspbx3(x＝cl,br,i)量子点，通过溶液浸渍法或者采取多次滴加的方式将cspbx3(x＝cl,br,i)量子点引入多孔玻璃中，得到cspbx3量子点与多孔玻璃复合发光材料。但其先采用热注入法合成钙钛矿量子点，合成温度130-170摄氏度，再将量子点注入进介孔玻璃的方法，对介孔玻璃尺寸与量子点尺寸要求高，如果制备的钙钛矿量子点尺寸较大，将无法吸附进玻璃内部，限制了其生成产量，且其制备钙钛矿二氧化硅介孔材料的产物是溶液。说明书附图图2中制备的钙钛矿量子点与多孔玻璃复合发光材料的xrd信号峰不明显，说明该方法所制备的介孔玻璃内钙钛矿量子点结晶性差，含量低。

4、因此，如何解决钙钛矿材料与器件复合过程中，材料聚集引起的器件效率滚降问题，为实现简易高效的白光led器件，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的第一个目的在于，提供一种高效、简便的基于钙钛矿介孔玻璃的白光led的制备方法。为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

2、一种基于钙钛矿介孔玻璃的白光led的制备方法，其特征在于：

3、通过溶胶凝胶法制备透明的块状介孔玻璃，在介孔玻璃内，溶液法生长钙钛矿量子点，具体包括以下步骤：

4、s1，采用溶液法制备钙钛矿材料，将钙钛矿前驱体材料卤化铅溶解于有机溶剂中，摩尔浓度为0.2-0.5m，磁力搅拌使充分溶解，制备得前驱体溶液1；将介孔玻璃浸入前驱体溶液1中，使溴化铅充分吸附在介孔玻璃内部，随后取出介孔玻璃，在真空条件下进行干燥处理，温度为50-80摄氏度，使介孔玻璃内溶剂完全挥发；

5、s2，将溴化铯溶解于有机溶剂中，浓度为10-30mg/ml，使其充分溶解，将含有溴化铅的介孔玻璃浸入溴化铯溶液中；取出介孔玻璃，在真空50-80摄氏度下干燥，使介孔玻璃内溶剂完全挥发，即可得到绿色钙钛矿介孔玻璃；

6、s3，配置红色钙钛矿前驱液碘化铯溶液，浓度10-30mg/ml，磁力搅拌，70摄氏度，至充分溶解；

7、s4，将绿色钙钛矿介孔玻璃浸泡于碘化铯溶液中，1-5分钟，使碘离子部分取代绿色钙钛矿中的溴离子；

8、s5，取出真空干燥，温度为50-80摄氏度，介孔玻璃内溶剂完全挥发，得到含有绿色和红色钙钛矿量子点的复合钙钛矿介孔玻璃；

9、将制备的复合钙钛矿介孔玻璃作为封装层覆盖在蓝光led基板上，完成白光led的制备。在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

10、作为本发明的优选技术方案：蓝光led基板替换为蓝紫光led，所述蓝紫光led发光波长范围为360-450纳米。

11、本发明的第二个目的在于，提供一种白光led。

12、为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

13、采用上述方法制备的白光led，蓝光led或者蓝紫光led上粘接绿色和红色钙钛矿量子点的复合钙钛矿介孔玻璃。

14、本发明的第三个目的在于，提供一种用于制备白光led的钙钛矿介孔玻璃的制备方法。用于制备白光led的钙钛矿介孔玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

15、s1，采用溶液法制备钙钛矿材料，将钙钛矿前驱体材料卤化铅溶解于有机溶剂中，摩尔浓度为0.2-0.5m，磁力搅拌使充分溶解，制备得前驱体溶液1；将介孔玻璃浸入前驱体溶液1中，使溴化铅充分吸附在介孔玻璃内部，随后取出介孔玻璃，在真空条件下进行干燥处理，温度为50-80摄氏度，使介孔玻璃内溶剂完全挥发；

16、s2，将溴化铯溶解于有机溶剂中，浓度为10-30mg/ml，使其充分溶解，将含有溴化铅的介孔玻璃浸入溴化铯溶液中；取出介孔玻璃，在真空50-80摄氏度下干燥，使介孔玻璃内溶剂完全挥发，即可得到绿色钙钛矿介孔玻璃；

17、s3，配置红色钙钛矿前驱液碘化铯溶液，浓度10-30mg/ml，磁力搅拌，70摄氏度，至充分溶解；

18、s4，将绿色钙钛矿介孔玻璃浸泡于碘化铯溶液中，1-5分钟，使碘离子部分取代绿色钙钛矿中的溴离子；

19、s5，取出真空干燥，温度为50-80摄氏度，介孔玻璃内溶剂完全挥发，得到含有绿色和红色钙钛矿量子点的复合介孔玻璃。

20、本发明的通过溶液法原位制备了红绿量子点双色玻璃，搭配蓝光led，通过在单块玻璃内耦合红绿钙钛矿量子点实现白光led发射。首先制备绿色钙钛矿介孔玻璃，再通过离子交换的方法制作红色钙钛矿介孔玻璃，待材料完全干燥后将该复合玻璃连接在蓝光led基板上，即可实现白光发射，有益效果如下：本发明采用原位溶液法，在低温条件下，可在透明的块状介孔玻璃内制备了多色钙钛矿量子点，可直接将红色和绿色钙钛矿量子点在同一块介孔玻璃内进行复合，对比传统荧光粉制备的白光led，本方法可以自由调节钙钛矿介孔玻璃发光波长，并且制备工艺相对简单。本发明的采用原位生长的方法直接在介孔玻璃内部生长钙钛矿量子点，解决了传统热熔融方法制备的钙钛矿玻璃内量子点含量较低的问题，并且通过离子交换法可以简便有效的控制发光峰。本发明制备的钙钛矿介孔玻璃光谱简易可调，可通过卤族元素的离子交换，将含有绿色钙钛矿量子点的介孔玻璃直接浸泡在卤化铯溶液中进行离子交换，得到含有不同比例的红绿量子点介孔玻璃，调节钙钛矿介孔玻璃发光波长，进一步调节钙钛矿介孔玻璃发光波长。本发明的方法制备的复合钙钛矿介孔玻璃可以将多色钙钛矿量子点耦合在单块介孔玻璃内，与传统荧光粉实现白光led的方法相比，本方法具有更好的稳定性，因其良好的稳定性可直接作为封装层覆盖在蓝光led表面，减少进一步的封装保护工序，快捷、程序简便地制备白光led。本发明的复合钙钛矿介孔玻璃可以抑制红绿钙钛矿量子点之间的离子交换，保持更好的单色性。