一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法技术

本发明专利技术的一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法属于钙钛矿晶体材料制备技术领域。制备步骤包括将氯化铯、氯化铅混合球磨，加入0.2mol氯化亚锡、盐酸、次磷酸、柠檬酸钠，管式炉升温至150℃～230℃维持600min，缓慢降温至室温，抽滤，将晶体浸入至聚乙烯醇的乙醇溶液中，取出后烘干燥过夜，冷却处理等。本发明专利技术首次提出了一种通过掺杂显著改善荧光效率的方法，制备的产是一种具有高量子效率和环境稳定性的零维发光材料，在光电方面的应用提供了良好的前景。的前景。的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿晶体材料制备
，具体涉及一种通过掺杂Sn显著提高Cs4PbCl6荧光效率，合成Cs4PbCl6亮绿色荧光材料的方法。

技术介绍

[0002]全无机铅基三维(3D)钙钛矿CsPbX3(X＝Cl，Br，I)纳米晶体有很多优点，如易合成、发射光谱窄、发光可以覆盖整个可见光区域、高荧光量子产率等，这些优点使得全无机铅基钙钛矿材料在照明、太阳能电池和发光二极管灯方面展示了广阔的应用前景。
[0003]低维金属卤化物材料中的零维(0D)金属卤化物近年来也成为研究的热点。在0D结构中，无机金属卤化物单元被Cs
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离子或者大型有机阳离子包围，彼此完全分离，单个金属卤化物结构单元展现出独特的发光性质。其中，金属卤化物结构单元的类型非常丰富，例如，BX4、BX5、BX6、B2X
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等。0D发光材料一般展现出宽带发射的发光特性，光谱可以覆盖整个可见光甚至近红外区域，使其在固态照明、X射线闪烁等领域体现出潜在的应用价值。然而目前存在的零维金属卤化物，有些面临着易氧化的问题，如(C9NH
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)2SnBr4，有些存在发光效率过低的问题，如Cs2ZnCl4。
[0004]相比于3D的CsPbCl3，0D的Cs4PbCl6钙钛矿表现出较强的量子约束和激子
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声子相互作用，能在相对更苛刻的条件下保持长期稳定性。1960年，CK等人首次由高温固相熔融法备出了Cs4PbCl6这种物质，能耗大，耗时长，不利于大规模工业化生产，且该物质的合成过程中经常伴随着三维CsPbCl3杂质的共存，这将严重影响光谱分析，得出不可靠的结论。然而，除了具有争议起源的绿色发射的Cs4PbBr6外，Cs4PbX6钙钛矿在可见光区域不发光，大大限制了它们作为光电材料在可见光范围内的应用。因此寻找一种空气中长时间放置稳定、发光效率高的0D金属卤化物材料成为目前的研究热点。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，克服
技术介绍
存在的问题，提供一种操作简便、显著提高荧光性质、合成Cs4PbCl6：Sn亮黄绿色荧光材料的方法。
[0006]本专利技术的技术问题通过以下技术方案解决：
[0007]一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法，首先将氯化铯、氯化铅按摩尔比4:1混合后在40Hz下球磨5h，将反应后的粉末转移至水热反应釜中，按照每mmol氯化铅加入0.2mol氯化亚锡、3～7mL盐酸、50～300μL次磷酸、0.1mmol柠檬酸钠，将反应釜密封后放入管式炉，设置程序，从室温经历180min升温至150℃～230℃，在此温度下维持600min，之后以10℃/h缓慢降温至室温，得到粉末状的Sn：Cs4PbCl6晶体，将得到的晶体转移至铺有滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，抽滤过程中不断用异丙醇洗涤晶体，将晶体浸入至聚乙烯醇的乙醇溶液中，放置30秒后立即取出，将洗涤后的晶体转移至真空烘箱70～100℃干燥过夜，最后进行
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10℃～
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30℃冷却处理1h～3h后，得到高纯度、荧光效率增强的零维钙钛矿材料Cs4PbCl6：Sn金属卤化物微晶粉末，该微晶粉末在302nm紫外灯照射下发射耀眼的黄绿色荧
光。
[0008]在本专利技术的一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法中，每mmol氯化铅优选使用5mL盐酸。
[0009]在本专利技术的一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法中，为了提高荧光效率，每mmol氯化铅优选使用150微升次磷酸。
[0010]在本专利技术的一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法中，在管式炉中的加热温度优选为180℃。
[0011]在本专利技术的一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法中，为了进一步提高产物的荧光效率，冷却处理温度优选为
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20℃。
[0012]有益效果：
[0013]本专利技术首次提出了一种通过掺杂显著改善荧光效率的方法，为Cs4PbCl6在光电方面的应用提供了良好的前景。在激发波长为302nm的紫外灯激发下，Cs4PbCl6发射出亮黄绿色荧光，与荧光光谱一致；所测得的粉末X射线衍射图与标准卡片衍射图一致，证明通过此方法成功开发了一条制备Cs4PbCl6：Sn微晶的合成路线，并在其表面掺杂不同浓度的Sn离子，其浓度范围为0.15％～2.1％。Sn(II)掺杂剂的引入给Cs4PbCl6带来了亮黄绿色发射，而在不引入Sn(II)的情况下，Cs4PbCl6本身不发光。
[0014]综上，在Cs4PbCl6中引入Sn(II)离子作为掺杂剂到目前为止还没有报道，本专利技术制备的Cs4PbCl6:Sn是一种有前途的黄绿色发光材料，是一种具有高量子效率和环境稳定性的零维发光材料。
附图说明
[0015]图1是实施例1制备的Cs4PbCl6:Sn无机钙钛矿材料的荧光激发光谱图。
[0016]图2是实施例1制备的Cs4PbCl6:Sn无机钙钛矿材料的荧光发射谱图。
[0017]图3是实施例1制备的Cs4PbCl6:Sn无机钙钛矿材料的XRD谱图。
[0018]图4是实施例1制备的Cs4PbCl6:Sn无机钙钛矿材料，在302nm紫外灯下激发发光的图片。
具体实施方式
[0019]实施例1：
[0020]在手套箱中称量4mmol氯化铯、1mmol氯化铅，倒入装有25粒直径为6mm的玛瑙球的25mL的玛瑙罐中，使用封口膜封好玛瑙罐后将其从手套箱中取出，设置球磨机的交流电频率为40Hz，机械研磨5h，白的混合物粉末随研磨时间的延长，由蓬松到致密，最后又变成蓬松的白色粉末，停止研磨，此时用激发波长为302nm紫外灯照射，产物没有荧光。将所得产物装入水热反应釜中，加入0.2mol氯化亚锡，150微升次磷酸，5毫升盐酸，0.1mmol柠檬酸钠，在180℃维持600min保证前体完全溶解，通过10℃/h缓慢降温至室温。室温退火后，将得到的晶体转移至铺有滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，抽滤过程中不断用异丙醇洗涤晶体。紧接着，将晶体浸入至0.5mmol聚乙烯醇配置的3mL乙醇溶液中，放置30秒后立即取出。将洗涤后的晶体转移至真空烘箱80℃干燥过夜，最后进行
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20℃冷却处理1.5h后，得到高纯度、亮黄绿色荧光的Cs4PbCl6：Sn无机化合物。通过等离子体发射光谱仪测得Sn
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实际的掺杂量按质
量计为Pb的1.66％，该晶体在302nm的紫外灯激发下发出亮黄绿色的荧光。
[0021]对产物进行固体荧光激发和荧光发射测试，其荧光激发谱图如图1所示；荧光发射谱图如图2所示；荧光效率为86.8％；产物的XRD图谱如图3所示，由粉末X射线谱图可以证明本专利技术制得的是纯相的Cs4PbCl6：Sn无机钙钛矿。产物在激发波长为302nm的紫外灯照射下的激发发光照片如图4所示。
[0022]将产物在空气中放置2个月后重新进行荧光激发和荧光发射测试，荧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高零维钙钛矿材料荧光效率的方法，首先将氯化铯、氯化铅按摩尔比4:1混合后在40Hz下球磨5h，将反应后的粉末转移至水热反应釜中，按照每mmol氯化铅加入0.2mol氯化亚锡、3～7mL盐酸、50～300μL次磷酸、0.1mmol柠檬酸钠，将反应釜密封后放入管式炉，设置程序，从室温经历180min升温至150℃～230℃，在此温度下维持600min，之后以10℃/h缓慢降温至室温，得到粉末状的Sn：Cs4PbCl6晶体，将得到的晶体转移至铺有滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，抽滤过程中不断用异丙醇洗涤晶体，将晶体浸入至聚乙烯醇的乙醇溶液中，放置30秒后立即取出，将洗涤后的晶体转移至真空烘箱70～100℃干燥过夜，最后进行
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【专利技术属性】
技术研发人员：解仁国，姚佳利，汪大洋，杨文胜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：