CsPbX3调控长余辉材料发光颜色的研究

作     者：裴孟康 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任强;海鸥

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：长余辉发光材料 全无机钙钛矿量子点 光转换 发光颜色 发光性能 稳定性 

摘      要：我们生活在一个充满光明的世界,同时光是获取信息的重要方式。长余辉材料是一种可持久发光的光致发光材料,可以通过吸收紫外和可见光并储存在材料内部陷阱中,在黑暗中缓慢释放以达到持续发射一定波长的光,但是即便是余辉时间和强度较好的硅酸盐和铝酸盐也有发光颜色短缺的问题。我们利用光转换的机制引入全无机钙钛矿量子点材料,它具有吸收截面高、发光量子效率高、半波宽较窄和发光颜色可调等优点,通过调节卤素离子的种类和配比以及与长余辉材料复合调节发光性能,得到余辉发光强度高、余辉时间长、颜色可调的新型长余辉复合材料。（1）研究了Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+（SMS）表面包覆CsPbBr3 QDs的能量传递机理,首先SMS的最大发射峰在465 nm左右,CsPbBr3 QDs在470nm左右具有较宽的激发峰,SMS的发射峰和CsPbBr3 QDs的激发峰有较大范围的重叠,SMS在光照下吸收光子,Eu2+的基态4f中的电子吸收光子后被激发到5d能级,继续吸收热量后被激发到基体材料导带,然后被材料内部陷阱捕获,能量被储存在材料晶格中,在黑暗中受到热扰动电子不断从陷阱中逃逸,进入导带中与空穴结合,并且发出465 nm左右的发射光,刚好可以用于激发CsPbBr3QDs,发射出525 nm的CsPbBr3QDs特征发射光,从而实现蓝光向绿光的转变。SMS/CsPbBr3@SiO2复合材料在紫外光下发光强度保持不减少;在120℃以内稳定存在;并且在空气中放置10天PL强度维持在较高水平,有利于复合材料的实际应用和储存。（2）研究了SMS与CsPbI3 QDs材料之间的能量传递机制。同样地,CsPbI3 QDs的激发峰在470 nm的较宽波长范围内,SMS的余辉发射光可以激发CsPbI3QDs发光,而CsPbI3QDs的发射峰在705nm的近红外波段,从而实现蓝色光转换为红色光,得到可见光波段可调谐发光的长余辉复合材料。并且10天后经过钝化处理后的SDS-CsPbI3QDs是原始量子点PL强度的2倍以上。复合材料在紫外光下的PL强度提升50%以上,且长时间稳定存在;其耐高温性能也提升至140℃;并且10天后的发光强度依然保持在较高水平。（3）研究了不同卤素离子的钙钛矿量子点对于SMS的光学性能的调控机制。制备SMS、CsPbBr3 QDs以及CsPbI3 QDs得到了蓝、绿和红三基色,通过改变钙钛矿量子点比例得到了全波段广色域的长余辉复合材料,并利用其发光颜色逐级可变以及余辉颜色可变的特性应用于荧光防伪领域。我们测试了复合材料的稳定性,在紫外光下其发光强度均高于初始值,并且在160℃的温度下依然能保持原始PL强度,这说明其能够在实际应用中稳定工作。