一種耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜及其制備方法和應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及熒光材料制備領(lǐng)域，具體涉及耐水性有機(jī)鈣鈦礦熒光復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，有機(jī)鈣鈦礦材料由于其在太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換、OLED、LED等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，而引起了廣泛的研究興趣，但由于該材料對(duì)水極度敏感，而大大限制了其實(shí)際的應(yīng)用，最近，H.J.Bolink等人報(bào)道了有機(jī)鈣鈦礦和納米氧化鋁混合的復(fù)合材料(J.Mater.Chem.C,2015,3,11286)具有較好的耐水功能，將納米有機(jī)鈣鈦礦顆粒采用長(zhǎng)鏈胺進(jìn)行功能化也可以延長(zhǎng)有機(jī)鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性(ACS Nano,2015,9,4533)，但這些材料，雖然在濕度不太大的條件下，具有一定的穩(wěn)定性，但是當(dāng)其遇水時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，因此發(fā)展出對(duì)水穩(wěn)定的有機(jī)鈣鈦礦材料是目前該材料研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜及其制備方法。將有機(jī)鈣鈦礦材料的表面采用有機(jī)硅進(jìn)行修飾，制備得到混合溶膠，將其涂布成膜，干燥后，制備得到耐水性有機(jī)鈣鈦礦熒光復(fù)合材料。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，制備得到的耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜耐水性好，可以作為L(zhǎng)ED光源的熒光材料。

本發(fā)明的耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜制備方法包括如下步驟：

(1)有機(jī)硅修飾有機(jī)鈣鈦礦溶膠的制備

將有機(jī)鈣鈦礦材料分散在有機(jī)溶劑中，形成有機(jī)鈣鈦礦分散液；在攪拌下向所述有機(jī)鈣鈦礦分散液加入二氧化硅納米溶膠，攪拌均勻后，加入硅烷進(jìn)行反應(yīng)，得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠。

(2)耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜的制備

將步驟(1)制備得到的所述有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠涂布在潔凈物體表面，并在空氣中干燥固化，得到所述耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

其中，步驟(1)中，

所述的有機(jī)溶劑選自丙酮、丁酮、戊酮、環(huán)己酮、甲苯、二甲苯、氯苯中的一種或多種。

所述的有機(jī)鈣鈦礦材料分子式為ABX₃，其中A為甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、異丙胺、異丁胺或叔丁胺正離子，B為鉛(Pb)，X為F^-、Cl^-、Br^-或I^-。

所述有機(jī)鈣鈦礦材料的納米顆粒的顆粒大小為1納米-5微米，優(yōu)選為5納米-2微米，進(jìn)一步優(yōu)選為10納米-1微米。

所述的二氧化硅納米溶膠尺寸為2-150納米，優(yōu)選為5-80納米，進(jìn)一步優(yōu)選為10-30納米?？梢灾苯訌氖袌?chǎng)購(gòu)買，如阿克蘇諾貝爾的Levasil系列硅溶膠，扶?；瘜W(xué)工業(yè)集團(tuán)或南京海泰納米材料有限公司的納米硅溶膠。

本發(fā)明可以在磁力攪拌下向所述有機(jī)鈣鈦礦分散液加入二氧化硅納米溶膠。

所述硅烷選自甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基聚硅酸酯、3-環(huán)氧丙醇三甲氧基硅烷、γ-丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷、六氟丁基丙基乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一種或多種。

所述耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜，有機(jī)硅為二氧化硅納米溶膠和硅烷的混合物；該方法將有機(jī)鈣鈦礦材料納米顆粒采用有機(jī)硅進(jìn)行表面修飾，制備得到復(fù)合納米溶膠，將其涂布成膜，干燥后，制備得到所述耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

所述有機(jī)鈣鈦礦材料占有機(jī)鈣鈦礦分散液的質(zhì)量百分比為5％～85％；優(yōu)選地，為15～50％，進(jìn)一步優(yōu)選地為25～35％。

所述的有機(jī)鈣鈦礦分散液與二氧化硅溶膠及硅烷的質(zhì)量比為85～55：15～35：15～35；優(yōu)選地，為75～65：15～25：15～25。

所述步驟(1)中，反應(yīng)的溫度為10-90℃；優(yōu)選地，為20-60℃；進(jìn)一步優(yōu)選地，為25-45℃。

所述步驟(1)中，反應(yīng)的時(shí)間為0.5小時(shí)-24小時(shí)；優(yōu)選地，為2小時(shí)～10小時(shí)；進(jìn)一步優(yōu)選地，為2小時(shí)～4小時(shí)。

其中，步驟(2)中，

優(yōu)選地，在空氣中干燥固化。

所述干燥固化的溫度為25-70℃；優(yōu)選地，為40-60℃。

所述干燥固化的時(shí)間為5-120分鐘，優(yōu)選地，為20-60分鐘。

本發(fā)明還提出了由上述制備方法制備得到的有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠，該溶膠分散均勻，不發(fā)生分層現(xiàn)象，發(fā)光性能穩(wěn)定

本發(fā)明還提出了所述有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠在制備LED光源熒光涂層中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提出了一種由上述方法得到的耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜；該耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜耐水性好，在潮濕的環(huán)境中具有穩(wěn)定的熒光性能，如圖1所示，將水滴滴到薄膜上，薄膜不受水的影響，正常發(fā)光，具有很好的穩(wěn)定性。

本發(fā)明還提出了所述耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜在制備LED光源熒光涂層中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提出了所述耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜在用于LED光源調(diào)色中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明制備得到的耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜(耐水性有機(jī)鈣鈦礦熒光材料)的制備方法簡(jiǎn)單，耐水性好，可以作為L(zhǎng)ED光源的熒光材料。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜，其中液滴為水滴，薄膜對(duì)水具有很好的穩(wěn)定性。

圖2為制備得到的采用耐水性有機(jī)鈣鈦礦熒光材料為熒光劑的LED燈珠。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書(shū)為保護(hù)范圍。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、試劑、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。

實(shí)施例1

將0.5克CH₃NH₄PbBr₃材料分散在1.0克丙酮中，攪拌均勻，滴加入0.4克LevasilS200硅溶膠，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘。

將0.1克甲基三乙氧基硅烷和0.1克辛基三乙氧基硅烷混合均勻，然后滴加到上述溶液中，在40-60℃的溫度下反應(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠。將材料采用旋涂方法涂布于2×2cm玻璃片上，在50℃下烘烤60分鐘，制備得到耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

實(shí)施例2

將1.0克CH₃NH₄PbBr₃材料分散在3.0克丁酮中，攪拌均勻，滴加入0.5克扶?；瘜W(xué)工業(yè)集團(tuán)ST-O硅溶膠，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘。

將0.2克甲基三乙氧基硅烷和0.2克十七氟癸基三甲氧基硅烷混合均勻，然后滴加到上述溶液中，在40-60℃的溫度下反應(yīng)2小時(shí)，得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠。將溶膠采用旋涂法涂布于2×2cm玻璃片上，得到耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

實(shí)施例3

將0.5克C₄H₉NH₄PbBr₃材料分散在3.0克氯苯中，攪拌均勻，滴加入0.2克扶?；瘜W(xué)工業(yè)集團(tuán)IPA-30硅溶膠，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘。

將0.1克甲基三乙氧基硅烷和0.1克十七氟癸基三甲氧基硅烷混合均勻，然后滴加到上述溶液中，在40-60℃的溫度下反應(yīng)2小時(shí)，得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠。將溶膠采用旋涂法涂布于2×2cm玻璃片上，在50℃下烘烤60分鐘，制備得到耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

實(shí)施例4

將0.5克C₃H₇NH₄PbCl₃材料分散在3.0克甲苯中，攪拌均勻，滴加入0.1克扶?；瘜W(xué)工業(yè)集團(tuán)MEK-30硅溶膠，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘。

將0.1克二甲基二乙氧基硅烷和0.1克十三氟辛基三甲氧基硅烷混合均勻，然后滴加到上述溶液中，在40-60℃的溫度下反應(yīng)2小時(shí)，得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠。將溶膠采用旋涂法涂布于2×2cm玻璃片上，在40℃下烘烤40分鐘，得到耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

實(shí)施例5

將0.2克C₃H₇NH₄PbI₃材料分散在1.0克甲苯中，攪拌均勻，滴加入0.1克扶?；瘜W(xué)工業(yè)集團(tuán)MEK-30硅溶膠，在60℃下烘烤90分鐘，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘。

將0.1克辛基三乙氧基硅烷和0.1克六氟丁基丙基乙氧基硅烷混合均勻，然后滴加到上述溶液中，在40-60℃的溫度下反應(yīng)2小時(shí)，得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠。將溶膠采用旋涂法涂布于2×2cm玻璃片上，在70℃下烘烤30分鐘，得到耐水性有機(jī)鈣鈦礦薄膜。

實(shí)施例6

將實(shí)施例2中制備得到有機(jī)硅修飾的有機(jī)鈣鈦礦溶膠刷涂到GaN芯片上，GaN芯片的發(fā)光波長(zhǎng)為410納米，在50℃下烘烤進(jìn)行干燥固化60分鐘，在熒光涂層的作用下，將GaN發(fā)出的410納米的光，調(diào)制到綠光范圍，制備得到綠光LED光源，樣品如圖2所示；(涂層本身不會(huì)發(fā)光，在熒光涂層的作用下，將GaN發(fā)出的410納米的光，調(diào)制到綠光范圍)。