一种高显色指数的荧光玻璃薄膜及其制备与应用的制作方法

本发明涉及荧光材料，涉及用荧光材料制备得到荧光玻璃膜，具体涉及一种高显色指数的荧光玻璃薄膜及其制备与应用。

背景技术：

1、近年来，随着紫外和蓝光芯片的开发与研究，使得白光led成为一种新型的环保节能材料，而相比于荧光粉，发光玻璃具有更好的稳定性，因而发光玻璃在led上的应用研究受到了学术界的广泛关注。相比传统的白光led用荧光材料，半导体全无机钙钛矿量子点由于其独特的光学特性，如发射带窄、量子点产率高，颜色可调节等，逐渐成为人们的研究热点。这些光学特性使得全无机钙钛矿量子点成为led用荧光材料的优秀候选之一。

2、但无机钙钛矿量子点在空气中容易氧化，形成氧化产物，从而导致其发光性能下降。氧化会引起缺陷形成和非辐射复合，降低量子点的光致发光效率。同时钙钛矿量子点在长时间受到光照射时，可能发生光降解现象，导致荧光性能下降。此外，无机钙钛矿量子点的热稳定性较差，高温容易导致晶体结构的相变和分解，从而使发光效率降低。而这些缺陷对于需要长时间稳定发光的led器件来说，非常不利。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中因无机钙钛矿量子点发光效率低导致其制得的荧光玻璃薄膜显色指数低的缺陷，提供了一种高显色指数的荧光玻璃薄膜及其制备与应用以克服上述缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高显色指数的荧光玻璃薄膜，所述薄膜由混有cspbi3钙钛矿量子点的硼硅酸锌玻璃粉和绿色荧光粉共混后在衬底上涂敷后形成得到的，所述cspbi3钙钛矿量子点还掺杂有ag+。

4、针对无机钙钛矿量子点稳定性差导致其发光效率低的问题，本技术的发明人将钙钛矿量子点锁在硼硅酸锌玻璃粉内，可以提供一种稳定的环境使得量子点免受氧化和湿度的影响。同时，玻璃粉的高折射率可以增加光的提取效率，使得更多的光能够从量子点中逃逸，提高发光效率。此外，引入银离子，银离子在量子点表面吸附，并形成表面等离子共振效应，可以直接增强量子点的发射强度和发光效率。

5、而银离子本身具有的抗氧化特性还能减少钙钛矿量子点的氧化，在银离子的作用下，钙钛矿量子点表面还可形成一层额外的氧化防护层；在无机玻璃粉的固化作用外，提供第二重的防护作用。这样一来，钙钛矿量子点的稳定性在双重保障下得以大幅提升，使得量子点的发光效率得到保证。

6、依照本技术的发明人设计的荧光玻璃薄膜在实际应用中表现为高达92.7的显色指数，证明将硼硅酸锌玻璃粉与cspbi3钙钛矿量子点共混，可将大量的量子点锁在硼硅酸锌玻璃内，从而实现以cspbi3钙钛矿量子点主导的荧光玻璃薄膜在led器件中的高效稳定使用。此外，相较于未掺杂银离子的薄膜，其显色指数也有大幅提升，可证明银离子确实可帮助提升钙钛矿量子点的发光效率。

7、一种高显色指数的荧光玻璃薄膜的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、按照质量份数计，称取如下原料制得玻璃粉：

9、

10、s2、将s1中制得的玻璃粉与绿色荧光粉在有机溶剂中共混得到荧光浆料；

11、s3、荧光浆料涂覆在衬底上形成荧光玻璃层后，干燥后烧结制得荧光玻璃薄膜。

12、硼硅酸锌玻璃具有高光学透明性，能够有效传输光线，使得荧光薄膜在光照下能够发挥最佳的荧光效果；具有的高化学稳定性，能够耐受化学物质的侵蚀和腐蚀；高的机械强度和硬度，能够抵抗外部的压力和冲击。因而，本技术的发明人采用一步共混的方式，将制备硼硅酸锌玻璃的原料与制备cspbi3钙钛矿量子点的原料及ago熔制在一起，以简单的烧结玻璃的方式得到所需的玻璃粉。最终添加入绿色荧光粉，与制得的红光玻璃粉进行复配，在有机溶剂的帮助下形成均一的浆料，以简单的涂覆成膜的方法制得荧光玻璃薄膜。

13、本方案操作简便，所需设备均为常规设备，在制备应用上具有易于推广和复制的优势。

14、优选地，所述步骤s1中，采用熔融法在1000～1300℃下熔制10～20min，再于340～360℃下退火2～3h，460～500℃下热处理8～12h，得到玻璃粉。

15、进一步优选地，所述步骤s1中，采用熔融法在1200℃下熔制15min，再于350℃下退火2h，480℃下热处理10h，得到玻璃粉。

16、通过熔融、退火、热处理三步得到玻璃粉。其中，熔融是为了将原材料完全融化，使其成为均匀的液体状态，在熔融过程中由于各原料的熔点不同，一些原料在较低温度下开始熔化，而其他原料在稍高的温度下熔化。这样可以确保各种原料在熔融过程中充分混合。

17、在高温下完成熔融后，得到的液态原料再降温至340～360℃开始退火，这一步骤可帮助消除材料内部的应力和晶界缺陷，提高材料的结晶度和力学性能。这一过程中，逐渐形成由sio2、b2o3、zno组成的硼硅酸锌玻璃，而cs2co3、pbi2、ki、ago合成得到掺有ag+的cspbi3的钙钛矿量子点，两种材料的原料在高温熔融后完全共混。

18、在冷却过程中，cspbi3量子点被固化在硼硅酸锌玻璃中，并在玻璃基质中扩散分布。因而在冷却退火后可得到结晶度较高的掺有大量cspbi3量子点的硼硅酸锌玻璃。硼硅酸锌玻璃稳定的si-o四面体结构有助于构建玻璃的网络结构，从而为量子点提供了稳定的环境。

19、最后，进行热处理，将材料再次加热至460～500℃进行处理，以改变材料的晶体结构、组织和性能。热处理可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，改善材料的电学、光学性能等。

20、优选地，所述步骤s1中，需要在密闭环境中1000～1300℃下熔制10～20min。

21、常用操作为，将配制好的玻璃粉原料置于坩埚内，再放上坩埚盖，使得玻璃粉在相对密闭的环境中完成熔融。此举是为了减少与氧气的接触及防止原料挥发，确保得到预期的反应产物。

22、优选地，所述步骤s2中，玻璃粉的粒径为5～13μm。

23、进一步优选地，所述步骤s2中，玻璃粉的粒径为6～11μm。

24、最终烧制得到的掺有cspbi3量子点的硼硅酸锌玻璃多为块体，需要进行研磨处理，将玻璃粉细化以便后续在有机溶剂的帮助下与荧光粉均匀混合。玻璃粉的粒径也决定了后续制得的荧光薄膜的性能。粒径过大时，易造成荧光薄膜的光学性能下降。较大的粒径会导致薄膜中荧光粉体的分散性较差，使得光的散射增加，降低透光性和荧光效率。同时，较大的玻璃粉颗粒在薄膜制备过程中更难实现均匀分散，使得荧光薄膜的表面质量下降。而粒径过小，则会引起颗粒团聚粘结，形成紧密堆积的结构，这可能导致荧光薄膜的颗粒排列不规则、光学吸收和发射性能的变化等问题。将玻璃粉的粒径为5～13μm是较为合适的范围。

25、优选地，所述步骤s2中，玻璃粉、绿色荧光粉与有机溶剂之间的质量比为20～40:5:30～120。

26、优选地，所用绿色荧光粉为绿色荧光粉gy520。

27、优选地，所述步骤s2中，有机溶剂选自环己烷、松油醇、聚丙烯酰胺、鱼油或者乙基纤维素中的一种或多种。

28、优选地，荧光玻璃薄膜中荧光玻璃层与衬底之间的厚度比为(5～8):100。

29、厚度比的选择是为了实现最佳的荧光效果和性能。通过控制荧光玻璃层的厚度，可以调节荧光薄膜的光学性质和荧光强度。过厚或过薄的荧光玻璃层都将到影响光的传播和荧光效果。经本发明人进行验证，发现当荧光玻璃层与衬底之间的厚度比为(5～8):100时，发光效果最好。

30、优选地，所述步骤s3中，涂覆方式选自刮涂、旋涂、丝网印刷技术中的任一。

31、这些涂覆方式具有不同的特点和适用范围，可以根据具体的应用需求和制备条件进行选择。

32、刮涂：刮涂是一种常用的涂覆技术，通过使用刮刀将溶液或浆料均匀地涂覆在基底表面上。刮涂技术简单易行，适用于大面积涂覆，但对于制备较薄的薄膜可能存在一定的限制。

33、旋涂：旋涂是一种将溶液或浆料以液体滴在基底上，并通过旋转基底使其均匀分布的涂覆技术。旋涂可以制备较薄且均匀的薄膜，适用于制备光电器件等需要较高制备质量的应用。

34、丝网印刷技术：丝网印刷是一种通过丝网上的网孔将溶液或浆料印刷到基底上的涂覆技术。丝网印刷技术适用于大面积涂覆和制备较厚的薄膜，适用于柔性电子器件等领域。

35、在选择涂覆方式时，需要考虑制备目标、薄膜厚度要求、涂覆速度、涂覆均匀性等因素。根据具体的实验条件和要求，选择最合适的涂覆方式来制备荧光薄膜。

36、优选地，所述步骤s3中，干燥温度为100～200℃，干燥时间2～4h。

37、在此条件下干燥，已经能完全挥发掉多余的有机试剂，保证干燥得到的薄膜质量。

38、优选地，所述步骤s3中，烧结温度为100～600℃，烧结时间1～5h。

39、进一步优选地，所述步骤s3中，烧结温度为450℃，烧结时间3h。

40、在此条件下形成得到的薄膜其表面质量最佳，因而选用烧结温度为450℃，烧结时间3h为最佳烧结条件。

41、本发明还提供了上述薄膜或上述方法制得的薄膜在led发光器件上的应用。

42、将上述得到的荧光玻璃薄膜分别与蓝光芯片组装成了led装置。并对其进行色温和显色指数的测定，结果显示：所制得的荧光玻璃薄膜其显色指数可达92.7，且展现出全光谱的白光反射，有应用于led发光器件上的价值。

43、因此，本发明具有以下有益效果：

44、(1)本发明提出将掺杂有ag离子的cspbi3钙钛矿量子点锁在硼硅酸锌玻璃粉内，在ag离子的辅助作用下协同提高钙钛矿量子点的发光效率，以实现制得钙钛矿量子点薄膜在led等发光器件中的高效稳定使用，同时拓宽了其他钙钛矿量子点在发光器件中的应用思路。

45、(2)本发明制得的荧光玻璃薄膜具有超高的显色指数，能够更准确地还原物体的真实颜色，使照明效果更加自然和真实；特别适用于对颜色还原性要求较高的专业照明领域，如室内照明、展览展示、舞台灯光等，具有极高的实际应用价值。