一种胶囊型钙钛矿荧光粉及其快速合成方法和用途

本发明涉及钙钛矿荧光粉制备，具体涉及一种在空气、室温环境下快速制备的高质量钙钛矿荧光粉及其方法和用途的方法。

背景技术：

1、金属卤化物钙钛矿在整个可见光范围内的光谱调节能力、高发光色纯度和纳秒级荧光寿命，使其成为理想的光源材料。为了避免钙钛矿过于敏感的水、热、氧稳定性限制其商业化应用与发展，领域内广泛选择聚合物作为包裹基质，将钙钛矿优异的发光特性与聚合物的稳定性和加工性优势相结合，制备出高质量的钙钛矿荧光粉。然而，在材料的合成制备过程中，有机溶剂被广泛用于驱动离子的完全解离和扩散，使钙钛矿在聚合物基质中实现高质量的结晶和均匀分散，这带来了高昂的环境和成本负担，不利于商业化批量生产。因此，开发高效的无溶剂固相合成技术以取代液相合成技术已成为商业化的迫切要求。

2、熔挤出和机械研磨作为固相合成的两种主要策略，受到了广泛的关注。由于钙钛矿的结晶能垒通常较低，持续的高温或高能机械力可以有效驱动其结晶。然而，固相反应中缺乏关键的溶剂化能，离子被紧密束缚在前驱体晶格内，反应的解离和扩散势垒极高，导致反应时间延长、反应条件更加苛刻。过高的解离势垒不仅不利于反应进行，还会加剧掺杂离子体系中的相分离问题，进而引起材料性能下降及光谱调控困难等一系列问题。

3、因此，开发适用于固相反应体系的钙钛矿荧光粉制备技术，解决全固相环境下的离子解离与扩散问题，对于实现高质量钙钛矿荧光粉的快速、规模化制备至关重要，是解决上述应用瓶颈的关键。

技术实现思路

1、为了解决钙钛矿荧光粉在固相反应体系中的离子解离与扩散困难、制备时间长、制备条件苛刻等问题，本发明提出了一种在空气、室温下快速、规模化制备的高性能钙钛矿荧光粉及其方法，并基于该荧光粉的发光特性实现其在照明、显示以及水下可见光通信等多种应用领域的突破。

2、第一方面，本发明提供了一种胶囊型钙钛矿荧光粉的合成方法，包括如下步骤：

3、将abx3的前驱体粉末、配体、活化剂、聚合物基质加入搅拌装置中，在空气中混合搅拌均匀，获得所述胶囊型钙钛矿荧光粉。

4、进一步的，abx3的前驱体粉末中a位前驱体为碳酸铯（cs2co3）或醋酸甲脒（faac）中任意一种或其混合物。

5、进一步的，abx3的前驱体粉末中a位前驱体为cs2co3和faac的混合物，以摩尔比计，faac的掺杂比例为0%~100%，优选30%~50%，更优选30%，通过将csco3替换为faac可以对荧光粉的光谱及荧光寿命进行调控，随着掺杂比例的改变，荧光粉的亮度、光谱和荧光寿命也会变化。

6、进一步的，abx3的前驱体粉末中b位前驱体为pb(ch3coo)2·3h2o。

7、进一步的，abx3的前驱体粉末中x位前驱体为四丁基三溴化铵（tbabr3）、四丁基氯化铵（tbacl）、四丁基碘化铵（tbai）。

8、进一步的，配体为双十二烷基二甲基溴化铵（ddab）。

9、进一步的，活化剂为阳离子活化剂，其为十二烷基膦酸（ddpa），abx3的前驱体粉末、配体、阳离子活化剂、聚合物基质的用量比为0.2mmol：500mg：1-2g：10g。

10、进一步的，混合搅拌时间为80-120s，为了使聚合物充分包裹，优选120s，转速为20000转/分钟以上。

11、第二方面，本发明提供了第一方面所述的方法制备的胶囊型钙钛矿荧光粉，其具有胶囊型结构。

12、第三方面，本发明提供了使用第一方面所述的方法制备的胶囊型钙钛矿荧光粉在照明、显示或可见光通信中的用途。

13、与现有技术相比，本发明的优点是：

14、（1）本发明采用ddpa作为a位阳离子活化剂，通过ddpa大幅降低了a位阳离子从前驱体中解离的势垒，促进了离子在固相反应体系中的解离与扩散，有效缩短了固相合成中前驱体离子化所需的时间，进而实现了钙钛矿的高效结晶。

15、（2）反应体系可在室温、空气条件下完成，反应过程由搅拌机的机械能驱动，无需高温或长时间研磨，降低了固相反应条件及生产成本。

16、（3）本发明通过调控a位阳离子或x位阴离子的掺杂组分，荧光粉的光谱及荧光寿命可以被有效控制。此外，聚合物基质良好的加工性能以及水、热、光稳定性赋予钙钛矿荧光粉多样化的应用形态，在照明光源、显示光源和可见光通信等领域具备出色的应用价值。

1.一种胶囊型钙钛矿荧光粉的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.权利要求1所述的合成方法，其特征在于，abx3的前驱体粉末中a位前驱体为cs2co3和faac的混合物，以摩尔比计，faac的掺杂比例为0%~100%。

3.权利要求1所述的合成方法，其特征在于，abx3的前驱体粉末中x位前驱体为四丁基三溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化铵中任意一种或其组合。

4.权利要求1所述的合成方法，其特征在于，配体为双十二烷基二甲基溴化铵。

5.权利要求1所述的合成方法，其特征在于，活化剂为阳离子活化剂，其为十二烷基膦酸；和/或，abx3的前驱体粉末、配体、阳离子活化剂、聚合物基质的用量比为0.2mmol：500mg：1-2g：10g。

6.权利要求1所述的合成方法，其特征在于，混合搅拌时间为80-120s；和/或，转速为20000转/分钟以上。

7.一种如权利要求1-6任一所述的方法制备的胶囊型钙钛矿荧光粉，其特征在于，其具有胶囊型结构。

8.一种如权利要求1-6任一所述的方法制备的胶囊型钙钛矿荧光粉在照明、显示或可见光通信中的用途。