一种二维非铅钙钛矿材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于发光材料技术领域，具体涉及一种二维非铅钙钛矿材料及其制备方法和应用，所述二维非铅钙钛矿材料的分子式为(C

【技术实现步骤摘要】
一种二维非铅钙钛矿材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种二维非铅钙钛矿材料(C
18
H
35
NH3)2SnX4及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，铅基钙钛矿材料受到国内外研究者的广泛关注，该类材料由于具有光吸收系数高、载流子寿命长、制备工艺简单等优异的性能，在太阳能电池、光探测器、发光二极管等光电子器件领域展现出良好的应用前景。然而，由于铅的毒性问题，使其在商业应用受到了限制。
[0003]为解决铅的毒性问题，目前考虑同主族的锡基体系其具有无毒、类似于铅的电子结构、带隙可调、激子结合能低等特点，已开发基于锡基体系的无毒钙钛矿材料，基于ASnI3[A＝CH3NH3、CH(NH2)2或Cs]的三维钙钛矿已被证明能够用于高效太阳能电池；但由于Sn(II)容易氧化，稳定性较差，阻碍了其开发应用。

技术实现思路

[0004]为了改善现有技术的缺陷，本专利技术提供一种二维非铅钙钛矿材料，其分子式为(C
18
H
35
NH3)2SnX4，其中，X为卤素元素，选自Cl、Br、I中的一种、两种或三种的混合物。
[0005]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2SnX4为(C
18
H
35
NH3)2SnCl4、(C
18
H
35
NH3)2SnBr4、(C
18r/>H
35
NH3)2SnI4、(C
18
H
35
NH3)2Sn(Cl
x1
Br1‑
x1
)4、(C
18
H
35
NH3)2Sn(Cl
x2
I1‑
x2
)4或(C
18
H
35
NH3)2Sn(Br
x3
I1‑
x3
)4，所述x1、x2、x3独立地选自1、2或3。
[0006]优选地，所述二维非铅钙钛矿材料为片状结构。
[0007]优选地，所述二维非铅钙钛矿材料为垂直堆叠在一起的微片状结构。
[0008]优选地，所述二维非铅钙钛矿材料的尺寸不超过50微米，优选为0.1～20微米，更优选为0.1～10微米，例如为0.1微米、0.5微米、1微米、2微米。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述二维非铅钙钛矿材料具有基本如图1所示的电镜形貌图。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述二维非铅钙钛矿材料具有基本如图2所示的XRD图谱。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述二维非铅钙钛矿材料在波长为300
‑
365nm的激发光照射下，具有基本如图3所示的橙光或红光发射。
[0012]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2SnCl4在紫外光激发(例如300nm)下，具有橙光发射，例如具有波长为616nm的橙光发射。
[0013]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2SnBr4在紫外光激发(例如346nm)下，具有橙光发射，例如具有波长为619nm的橙光发射。
[0014]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2SnI4在紫外光激发(例如365nm)下，具有红光发射，例如具有波长为666nm的红光发射。
[0015]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2Sn(Cl
x1
Br1‑
x1
)4在紫外光激发(例如341nm)下，具有橙光发射，例如具有波长为624nm的橙光发射。
[0016]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2Sn(Cl
x2
I1‑
x2
)4在紫外光激发(例如365nm)下，具有红光发射，例如具有波长为666nm的红光发射。
[0017]优选地，所述(C
18
H
35
NH3)2Sn(Br
x3
I1‑
x3
)4在紫外光激发(例如317nm)下，具有橙光发射，具有波长为642nm的橙光发射。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述二维非铅钙钛矿材料具有基本如图4所示的单指数荧光衰减寿命。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述二维非铅钙钛矿材料的荧光量子产率为1
‑
90％，优选为60
‑
90％，例如为85％。
[0020]本专利技术还提供上述二维非铅钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]1)将锡源、有机胺、有机酸和十八烯混合，得到混合溶液1；
[0022]2)将卤素源加入所述混合溶液1中反应，得到所述二维非铅钙钛矿材料。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述步骤1)中，锡源与有机胺的摩尔体积比为(0.02
‑
0.5)mmol:(0.5
‑
1.5)ml，优选为(0.1
‑
0.4)mmol:(0.8
‑
1.2)ml，例如为0.3mmol:1ml。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述步骤1)中，有机胺、有机酸和十八烯的体积比为(0.5
‑
1.5):(0.5
‑
1.5):(5
‑
15)，优选为(0.8
‑
1.2):(0.8
‑
1.2):(8
‑
12)，例如为1:1:10。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述锡源与卤素源的摩尔比为(0
‑
2):(0
‑
20)且不包含0值，优选为(0.9
‑
1):(2
‑
15)，例如为0.9:2、0.9:3、0.9:4、0.9:5、0.9:6、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、0.95:6。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述混合溶液1中锡源、卤素源及有机胺的共同浓度为不超过25mol％，优选为5～20mol％，更优选为10～18mol％，例如合成浓度为13mol％、14mol％、17mol％。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述锡源选自草酸亚锡、辛酸亚锡、氧化亚锡、乙酸锡和二丁基锡中的一种、两种或更多种的混合物，例如为辛酸亚锡。
[0028]根据本专利技术的实施方案，所述有机胺为R1NH2，其中，所述R1选自C4‑
22
的直链或支链烷基，优选地，选自C4‑
20
的直链或支链烷基，更优选地，选自C4‑
18
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维非铅钙钛矿材料，其特征在于，所述二维非铅钙钛矿材料的分子式为(C
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H
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NH3)2SnX4，其中，X为卤素元素，选自Cl、Br、I中的一种、两种或三种的混合物。2.根据权利要求1所述的二维非铅钙钛矿材料，其特征在于，所述(C
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H
35
NH3)2SnX4为(C
18
H
35
NH3)2SnCl4、(C
18
H
35
NH3)2SnBr4、(C
18
H
35
NH3)2SnI4、(C
18
H
35
NH3)2Sn(Cl
x1
Br1‑
x1
)4、(C
18
H
35
NH3)2Sn(Cl
x2
I1‑
x2
)4或(C
18
H
35
NH3)2Sn(Br
x3
I1‑
x3
)4，所述x1、x2、x3独立地选自1、2或3。优选地，所述二维非铅钙钛矿材料为片状结构；优选地，所述二维非铅钙钛矿材料具有如图1所示的电镜形貌图。优选地，所述二维非铅钙钛矿材料具有如图2所示的XRD图谱。优选地，所述二维非铅钙钛矿材料在波长为300
‑
365nm的激发光照射下，具有如图3所示的橙光或红光发射。优选地，所述二维非铅钙钛矿材料具有如图4所示的单指数荧光衰减寿命。优选地，所述二维非铅钙钛矿材料的荧光量子产率为1
‑
90％，优选60
‑
90％。3.一种权利要求1或2所述的二维非铅钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：1)将锡源、有机胺、有机酸和十八烯混合，得到混合溶液1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雅蒙，林群，赵洪元，刘永升，洪茂椿，
申请(专利权)人：闽都创新实验室，
类型：发明
国别省市：