本發(fā)明屬于無機和材料化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

由于具有節(jié)能、環(huán)境友好、壽命長和高效等特點，白光LED被廣泛應(yīng)用于顯示屏和照明系統(tǒng)，并且被認為是第四代光源。

為了獲得具有白色發(fā)光的材料，通常采用在材料中引入雙色或三色策略。稀土金屬離子具有較高的量子產(chǎn)率、窄而強的發(fā)射譜帶、大的斯托克位移、長的熒光壽命和不容易被干擾的發(fā)射波長，因此稀土離子是制備具有獨特?zé)晒庑再|(zhì)的配合物材料的理想選擇。由于稀土離子具有相似的配位環(huán)境，所以使用不同的稀土離子與相同的配體反應(yīng)時，通常得到具有相同結(jié)構(gòu)的配合物。因此，不但不同類型的稀土離子可以被摻雜到同一個配合物中，而且它們在同一個配合物中的含量也可以通過在合成時控制所添加稀土鹽的比例進行調(diào)控。這意味著稀土配合物的熒光發(fā)光顏色可以被調(diào)控。因此，摻雜不同的稀土離子到同構(gòu)的配合物中成為一種制備白光熒光粉材料的新興且重要的方法。然而，目前相關(guān)的制備方法及其相關(guān)的材料還非常地少見，因此通過摻雜不同稀土離子制備白光LED熒光粉成為有重要意義的工作。

由于Laporte禁阻的f-f電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)致低效率吸收，稀土離子的發(fā)光非常微弱。帶有合適生色團的有機配體可被看作“天線”或敏化劑來增強光吸收能力并且通過天線效應(yīng)將能量從有機配體轉(zhuǎn)移到稀土離子，從而增強稀土離子的發(fā)光。因此，設(shè)計含有大的離域π電子共軛體系的有機配體對于增強稀土配合物的熒光強度來說是至關(guān)重要的。在制備本發(fā)明中報道的配合物中使用的有機配體N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺具有良好的平面性，形成一個典型的大π電子共軛體系，賦予了配體強吸收生色團，因此有效地敏化了稀土發(fā)光，成功地實現(xiàn)了稀土摻雜配合物白光發(fā)射。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進，即本發(fā)明的第一目的在于公開一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉。本發(fā)明的第二個目的在于公開一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的制備方法。

技術(shù)方案：一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉，化學(xué)式為{[Ln₂(BDPO)_1.5(DMA)₃(H₂O)]·5H₂O}_n，式中

Ln為三種稀土離子混合物，其組成為Eu_0.0855Gd_0.6285Tb_0.2860；

BDPO為脫去四個羧酸質(zhì)子的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺；

DMA為N,N’-二甲基乙酰胺。

進一步地，BDPO的結(jié)構(gòu)式如下：

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置溶劑

分別將4000～4500摩爾份的N,N-二甲基乙酰胺、1700～2100摩爾份的乙腈和2600～3000摩爾份的水加入密閉容器中，混合均勻形成混合溶劑；

(2)分別向步驟(1)得到的混合溶劑中加入1摩爾份的EuCl₃·6H₂O、6摩爾份的GdCl₃·6H₂O、3摩爾份的TbCl₃·6H₂O、5摩爾份的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺配體，攪拌均勻得到混合物，

(3)加熱步驟(2)得到的混合物至100～110℃并恒溫70～80小時，然后以0.1～0.3℃/分鐘的速度冷卻到室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；

(4)過濾步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物，得到無色塊狀晶體，即為稀土摻雜配合物白光LED熒光粉。

進一步地，白光發(fā)射的稀土摻雜配合物熒光粉為三維框架結(jié)構(gòu)，其在390nm激發(fā)下，CIE坐標(biāo)為(0.34,0.33)非常接近純白光的坐標(biāo)值(0.33,0.33)，量子產(chǎn)率為22.4％。

有益效果：本發(fā)明公開的一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉及其制備方法具有以下有益效果：

1、制備工藝簡單、反應(yīng)條件溫和；

2、使用的配體通過天線效應(yīng)有效地吸收且轉(zhuǎn)移能量，敏化稀土離子發(fā)光，使配合物不但發(fā)出強的白光而且具有較高的量子產(chǎn)率。

附圖說明

圖1為本法公開的一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉中的稀土Ln³⁺離子的配位環(huán)境圖；

圖2為雙核簇單元通過BDPO配體連接形成平行于ac晶面的層狀結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明公開的一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的三維結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明公開的一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉在390nm激發(fā)波長下的熒光光譜圖；

圖5為本發(fā)明公開的一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的CIE坐標(biāo)圖。

具體實施方式：

下面對本發(fā)明的具體實施方式詳細說明。

具體實施例1

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉，化學(xué)式為{[Ln₂(BDPO)_1.5(DMA)₃(H₂O)]·5H₂O}_n，式中

Ln為三種稀土離子混合物，其組成為Eu_0.0855Gd_0.6285Tb_0.2860；

BDPO為脫去四個羧酸質(zhì)子的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺，

DMA為N,N’-二甲基乙酰胺。

進一步地，BDPO的結(jié)構(gòu)式如下：

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置溶劑

分別將4000摩爾份的N,N-二甲基乙酰胺、1700摩爾份的乙腈和2600摩爾份的水加入密閉容器中，混合均勻形成混合溶劑；

(2)分別向步驟(1)得到的混合溶劑中加入1摩爾份的EuCl₃·6H₂O、6摩爾份的GdCl₃·6H₂O、3摩爾份的TbCl₃·6H₂O、5摩爾份的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺配體，攪拌均勻得到混合物，

(3)加熱步驟(2)得到的混合物至100℃并恒溫80小時，然后以0.1℃/分鐘的速度冷卻到室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；

(4)過濾步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物，得到無色塊狀晶體，即為稀土摻雜配合物白光LED熒光粉。

結(jié)構(gòu)描述：

對所獲得稀土摻雜配合物白光LED熒光粉進行結(jié)構(gòu)表征和解析，確定其晶胞和空間結(jié)構(gòu)。

所述配合物屬于單斜晶系，P2₁/c空間群。一個不對稱單元中包含兩個稀土Ln³⁺離子，一個半BDPO配體和三個配位的N,N-二甲基乙酰胺。如附圖1所示，兩個稀土離子具有不同的配位環(huán)境：其中稀土Ln1與來自四個BDPO配體的六個羧基氧原子、一個水分子以及一個N,N-二甲基乙酰胺分子配位，形成扭曲的十二面體配位環(huán)境；稀土Ln2與來自四個BDPO配體的六個羧基氧原子以及兩個N,N-二甲基乙酰胺配位，形成扭曲的十二面體配位環(huán)境。Ln1和Ln2通過與配體的兩個羧基配位橋聯(lián)形成了雙核簇單元，雙核簇單元通過配體互相連接構(gòu)成平行于ac晶面的層狀結(jié)構(gòu)，如附圖2所示。相鄰的層進一步通過BDPO配體延伸形成三維結(jié)構(gòu)，如附圖3所示。

熒光測試：

如附圖4和5所示，摻雜配合物的熒光發(fā)射可以通過調(diào)節(jié)三種金屬離子的組成精確地調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，我們優(yōu)化Eu³⁺、Gd³⁺和Tb³⁺離子的摩爾比例，得到了稀土摻雜配合物白光LED熒光粉，經(jīng)電感耦合等離子體光譜儀測試確定稀土的成分為Eu_0.0855Gd_0.6285Tb_0.2860。通過改變激發(fā)光波長從350至390nm，390nm下的CIE坐標(biāo)(0.34,0.33)非常接近純白光的坐標(biāo)值(0.33,0.33)，且其色溫值為5219K，為冷白光。稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的量子產(chǎn)率為22.4％，高于大多數(shù)已經(jīng)報道的白光發(fā)射摻雜配合物。

具體實施例2

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉，化學(xué)式為{[Ln₂(BDPO)_1.5(DMA)₃(H₂O)]·5H₂O}_n，式中

Ln為三種稀土離子混合物，其組成為Eu_0.0855Gd_0.6285Tb_0.2860；

BDPO為脫去四個羧酸質(zhì)子的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺，

DMA為N,N’-二甲基乙酰胺。

進一步地，BDPO的結(jié)構(gòu)式如下：

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置溶劑

分別將4300摩爾份的N,N-二甲基乙酰胺、1900摩爾份的乙腈和2800摩爾份的水加入密閉容器中，混合均勻形成混合溶劑；

(2)分別向步驟(1)得到的混合溶劑中加入1摩爾份的EuCl₃·6H₂O、6摩爾份的GdCl₃·6H₂O、3摩爾份的TbCl₃·6H₂O、5摩爾份的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺配體，攪拌均勻得到混合物，

(3)加熱步驟(2)得到的混合物至110℃并恒溫70小時，然后以0.2℃/分鐘的速度冷卻到室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；

(4)過濾步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物，得到無色塊狀晶體，即為稀土摻雜配合物白光LED熒光粉。

具體實施例3

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉，化學(xué)式為{[Ln₂(BDPO)_1.5(DMA)₃(H₂O)]·5H₂O}_n，式中

Ln為三種稀土離子混合物，其組成為Eu_0.0855Gd_0.6285Tb_0.2860；

BDPO為脫去四個羧酸質(zhì)子的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺，

DMA為N,N’-二甲基乙酰胺。

進一步地，BDPO的結(jié)構(gòu)式如下：

一種稀土摻雜配合物白光LED熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置溶劑

分別將4500摩爾份的N,N-二甲基乙酰胺、2100摩爾份的乙腈和3000摩爾份的水加入密閉容器中，混合均勻形成混合溶劑；

(2)分別向步驟(1)得到的混合溶劑中加入1摩爾份的EuCl₃·6H₂O、6摩爾份的GdCl₃·6H₂O、3摩爾份的TbCl₃·6H₂O、0.5摩爾份的N,N’-二(間苯二甲酸)-草酰胺配體，攪拌均勻得到混合物，

(3)加熱步驟(2)得到的混合物至105℃并恒溫75小時，然后以0.3℃/分鐘的速度冷卻到室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物；

(4)過濾步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物，得到無色塊狀晶體，即為稀土摻雜配合物白光LED熒光粉。

上面對本發(fā)明的實施方式做了詳細說明。但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。