一种单组分全无机暖白光材料及其制备方法

本发明涉及一种暖白光材料，特别是涉及一种单组分全无机暖白光材料及其制备方法；属于无机固体发光材料。

背景技术：

1、在固态照明领域，发光材料的发展对于提高照明效率和环境友好性具有重要的意义。然而，传统的发光材料中存在着有毒元素或复杂的多组分结构，这些都会影响其应用前景。近年来，全无机发光材料成为了研究的热点，因为它们具有良好的稳定性、高效性和环境友好性。然而，一些已知的全无机钙钛矿发光材料中含有有毒元素如铅和镉，引发了环境和健康方面的担忧[liu,x.；zhang,y.；zhu,c.；yin,j.；li,s.；wang,y.；sun,c.；wang,z.；hao,x.engineering of inorganic perovskite nanocrystals foroptoelectronics.adv.mater.2021,33,2100316.]。因此，需要开发无毒的、高效的发光材料，以实现理想的发光性能。

2、传统的实现暖白光通常需要使用多组分的发光材料，如用蓝光芯片同时激发黄、红光材料，或用近紫光芯片同时激发蓝、绿、红三色发光材料，需要复杂的封装工艺。而且传统的发光材料如氮化物红粉需要1600度以上烧结，而被广泛应用的黄光材料y3al5o12:ce3+(yag:ce)需要1500度以上烧结[wu,x.；zhang,y.；ouyang,x.；ma,h.；chen,j.one-potsynthesis of y3al5o12:ce3+phosphor by the molten salt method and itsluminescent properties.j.alloys compd.2017,722,129-135.]。另一种方法是在单组分发光材料基质中掺入不同离子，以实现多波段的发光，从而组成白光。然而，这种多组分结构容易导致离子之间的发光交叉驰豫，从而降低了发光效率。因此，需要一种更加简单、高效的方法来实现暖白光发光。

3、有机无机杂化发光材料能够实现单个发射带的全白光，但这些杂化材料的基质不稳定，限制了它们在实际应用中的广泛使用。因此，需要一种全无机的发光材料，既能实现单组分制备，又具备稳定性和高发光效率，以满足各种应用需求。例如，全无机卤化物钙钛矿晶体具有宽带能带结构，可通过成分和结构的调整实现多色发光[zhao,y.；gao,x.；zhang,l.；xu,z.；zhang,y.low temperature synthesis of all-inorganic perovskitenanocrystals:areview.chin.chem.lett.2021,32,1905-1915.]。然而，一些已知的全无机钙钛矿发光材料中含有有毒元素如铅和镉，引发了环境和健康方面的担忧。近年来，研究人员成功合成了一系列无毒材料，例如cs2bibiiix6(bi＝ag+,na+,k+,cs+,etc.,biii＝bi3+,sb3+,in3+,x＝cl-,br-,i-)等，这些材料成功解决了传统发光材料的毒性问题[li,x.；chen,b.；kang,l.；cai,m.；huang,j.recent advances in all-inorganic halide perovskitesfor optoelectronics.nano res.2021,14,3363-3382.]。然而，我们仍需要进一步研究各种策略以提高发光材料的性能，包括提高光致发光量子产率、稳定性和可调性。

4、因此，我们将持续探索新型全无机发光材料及其优化制备方法，以满足市场需求。同时，还需要深入研究材料的性能及其发光机制，进一步提高其稳定性和可调性，以推动全无机发光材料在实际应用中的广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种单组分全无机暖白光材料及其制备方法，适于大规模生产，发射的暖白光纯正，制备方法简单，原料廉价易得，最大激发波长位于近uv光区域，能高效吸收氮化镓芯片近紫外光并发射暖白光的无机材料。

2、本发明的目的通过如下技术方案实现：

3、一种白光led用全无机暖白光材料，该材料的基质化学成分为：cs2nbcl6，掺四价te4+取代部分nb4+。所述全无机暖白光材料的激发光谱由波长位于300～450nm的宽激发带组成，最高位于402nm，商业近uv光芯片的波长完全匹配；发射波长为450～750nm的暖白光led的发射波段te4+的特征发射，位于暖白光区域。

4、所述的白光led用全无机暖白光材料的制备方法：将固体原料氯化铯(cscl)和五氧化二铌(nb2o5)按计量摩尔比cs2nbcl6配料，以浓度为5～40wt％的hcl酸溶液为介质，将原料按计量比混合均匀溶解，在室温下超声分散5分钟，添加到密封聚四氟乙烯高压反应釜中，在60～200℃加热反应3～16小时，后以每小时6℃的速度缓慢冷却至室温，将得到的粉末用乙醇洗涤两次，并在80℃下干燥6小时，即可得到白光led用全无机暖白光材料。值得指出的是，氧化物原料nb2o5中为铌五价nb5+，在弱环境的hcl溶液中，被还原成四价nb4+。

5、为进一步实现本发明目的，优选地，所述介质hcl酸溶液质量浓度为25～35wt％。

6、优选地，所述水热反应的温度为90～180℃。

7、优选地，所述水热反应的时间为8～14小时。

8、相对于现有技术，本发明具有以下优点和效果：

9、(1)激发光谱由波长位于300～450nm的宽激发带组成，最高位于402nm，与商业近uv光芯片的波长完全匹配，发射峰位于暖白光区域，可见该发明可应用于紫光led。

10、(2)本发明基质化学成分为cs2nbcl6:te4+，属于全无机材料，既避免了有机无机白光材料稳定性差，易分解的缺陷，又避免了氮化物荧光粉的制备过程复杂，制备环境苛刻，产品成本高的劣势。

11、(3)本发明基质结构简单且只需掺杂一种离子，就得获得暖白光材料，且不含带毒性的铅镉，制备过程简单易行，合成技术难度低，适合大规模生产。

12、(4)本发明因材料不需要用到昂贵的金属单质钛、锗、硅原料，且不含稀土，制备过程无需避水避氧，无需高温烧结，与主流多数以ce3+为掺杂离子白光材料相比，具有显著的成本优势。

13、综上，该材料只需一个单组分就能实现暖白光，极大地简化了材料和工艺的复杂度。相比传统的发光材料，这种单组分全无机暖白光材料具有更高的成本效益和环保性。该单组分全无机暖白光材料的制备方法也是一大创新点，传统的多组分发光材料需要复杂的制备工艺，例如高温烧结等，而该材料只需用水热法在200度以下合成，成本低廉，适合大规模生产。

技术特征：

1.一种单组分全无机暖白光材料，其特征在于：所述全无机暖白光材料的基质化学成分为纯的铌基氯化物cs2nbcl6结晶相，掺入te4+离子取代部分中心离子nb4+，取代的浓度为1％-15％，即可实现单组分暖白光。产品颗粒均匀细小，不含稀土与铅镉，原料廉价易得，制备方法简单，适用于工业化生产。

2.根据权利要求1所述的一种单组分全无机暖白光材料，其特征在于：单组分产品在紫外灯的照射下会发出明亮暖白光，所述全无机暖白光材料的激发光谱由波长位于300～450nm的宽激发带组成，最高位于402nm，商业近uv光芯片的波长完全匹配；发射波长为450～750nm的暖白光led的发射波段。

3.根据权利要求1所述的一种单组分全无机暖白光材料的其制备方法，其特征在于：其以cscl、nb2o5为基质原料，以teo2为激活剂原料，以hcl酸溶液为介质，将原料按计量比在室温下超声分散5分钟，混合均匀添加到密封聚四氟乙烯反应釜中，水热反应后即得产品。

4.权利要求1所述的一种单组分全无机暖白光材料的其制备方法，其特征在于：所述反应基质原料cscl与nb2o5投入量按计量摩尔比cs2nbcl6配料，即cscl与nb2o5的投料比为2:0.5，为实现掺杂发光，teo2投入量为1％-15％cs2nbcl6，则nb2o5相应减少至99.5％至92.5％。

5.根据权利要求3所述的一种单组分全无机暖白光材料的其制备方法，其特征在于：合成反应体系中的介质hcl酸溶液质量浓度为5～40wt％。

6.根据权利要求3所述的一种单组分全无机暖白光材料的其制备方法，其特征在于：水热反应温度为60～200℃。

7.根据权利要求3所述的一种单组分全无机暖白光材料的其制备方法，其特征在于：水热反应时间为3～16小时。

8.根据权利要求3所述的一种单组分全无机暖白光材料的其制备方法，其特征在于：产品干燥条件：60～80℃下2～8小时。

技术总结
本发明公开了一种单组分全无机暖白光材料及其制备方法。该材料的基质化学成分为：Cs<subgt;2</subgt;Nb<subgt;1‑x</subgt;Cl<subgt;6</subgt;:xTe<supgt;4+</supgt;(x＝1％‑15％)，实现单组分暖白光。制备方法如下：以CsCl、Nb<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;为基质原料，TeO<subgt;2</subgt;为激活剂原料，以HCl酸溶液为介质，将原料按计量比在室温下超声分散并混合均匀。装入反应釜，加热反应3～16小时，后缓慢冷却至室温，将得到的晶体用乙醇洗涤两次，并在60～80℃下烘2～8小时，即可得到产品。产品在紫外LED芯片激发下发出明亮的暖白光，激发光谱位于402nm处，与商业近紫外光芯片的波长完全匹配。产品颗粒均匀细小，不含稀土与铅镉，原料廉价易得，制备方法简单，适用于工业化生产。

技术研发人员：潘跃晓,陈熙,傅晓晓,石晋溶,石振余
受保护的技术使用者：温州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6