一种二维锡基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，具体涉及一种二维锡基钙钛矿材料及其制备方法和应用，所述二维锡基钙钛矿材料的分子式为(C8H

【技术实现步骤摘要】
一种二维锡基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
，具体涉及一种二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，三维铅卤钙钛矿由于具有优异的光电子性能，作为新型半导体材料在光电器件，如太阳能电池、发光二极管和激光器等被广泛研究，然而，由于三维卤化物钙钛矿材料的长期稳定性较差，同时其所包含的铅原料具有毒性，导致三维铅卤钙钛矿的产业化应用受到了限制。
[0003]基于微观晶体结构的不同，庞大的金属卤化物钙钛矿家族可被分为三维卤化物钙钛矿和低维卤化物钙钛矿，低维卤化物钙钛矿包括二维卤化物钙钛矿、一维卤化物钙钛矿和零维卤化物钙钛矿材料。与易降解的三维卤化物钙钛矿材料相比较，低维卤化物钙钛矿材料能在相对更苛刻的条件下保持长期稳定性，并可以使用毒性较低的其他金属原料代替有毒的铅原料，从而能改善卤化物钙钛矿材料的稳定性和毒性问题。
[0004]迄今为止，已有一系列的低维卤化物钙钛矿材料及其衍生物已被报道和研究，并已被证明能成功地应用在太阳能电池、发光二极管、光电探测器、数据存储设备等多个研究领域中。然而现有的低维卤化物钙钛矿材料中多为铅卤钙钛矿材料，虽然具有高吸光系数、高载流子迁移率和理想的带隙，但存在毒性高、对环境不友好的缺陷。因此，提供一种具有与铅卤钙钛矿相媲美的光电性质，且低毒、环境友好型金属卤化物钙钛矿材料成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种二维锡基钙钛矿材料，其分子式为(C8H
17
NH3)2SnX4，其中，X为卤素元素，X选自Cl、Br或I。
[0006]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料为(C8H
17
NH3)2SnCl4、(C8H
17
NH3)2SnBr4或(C8H
17
NH3)2SnI4。
[0007]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4为晶体，优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnX4的晶相结构为单斜相。
[0008]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4为微纳米材料。
[0009]优选地，所述二维锡基钙钛矿材料具有片状结构，优选地，所述二维锡基钙钛矿材料为纳米片状结构和/或微米片状结构，例如，所述二维锡基钙钛矿材料为圆片状或雪花状结构。
[0010]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料的尺寸为0.1～60微米，优选为0.1～10微米，更优选为0.1～5微米。
[0011]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4具有基本如图1所示的XRD衍射图谱。
[0012]根据本专利技术，在紫外光激发下，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4具有基本如图3所示的发射光谱图。
[0013]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4具有基本如图4所示的荧光衰减图。
[0014]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4为光致发光材料。优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnI4包括第一发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅰ)和第二发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅱ)；优选地，所述第一发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅰ)、第二发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅱ)在激发光照射下，具有不同的发射波长。
[0015]优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnCl4在紫外光激发下(例如波长为256nm)，具有橙光发射，例如具有波长为630nm的橙光发射。
[0016]优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnBr4在紫外光激发下(例如波长为316nm)，具有橙光发射，例如具有波长为615nm的橙光发射。
[0017]优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅰ)在紫外光激发下(例如波长为365nm)，具有红光发射，例如具有发射峰波长为628nm的红光发射。
[0018]优选地，在波长为365nm的激发光照射下，所述(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅱ)在紫外光激发下(例如波长为365nm)，具有橙光发射，例如具有发射峰波长为656nm的橙光发射。
[0019]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅰ)具有基本如图2中(a)和(b)所示的低分辨透射电镜形貌图。
[0020]根据本专利技术，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅱ)具有基本如图2中(c)所示的低分辨透射电镜形貌图。
[0021]本专利技术还提供一种上述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4的制备方法，包括以下步骤：
[0022]S1、将锡源、有机酸、有机胺和十八烯混合，得到混合溶液A；
[0023]S2、将卤素源加入混合溶液A中反应，得到所述二维锡基钙钛矿材料。
[0024]根据本专利技术的实施方案，步骤S2中所述卤素源与混合溶液A反应结束后，还包括速冷的步骤。
[0025]根据本专利技术的实施方案，步骤S1中，所述锡源与有机胺的摩尔体积比为(0.4
‑
1.5)mmol:(1
‑
10)ml，优选地，为(0.6
‑
1.0)mmol:(2
‑
8)ml，示例性为1.4mmol:6mmol。
[0026]根据本专利技术的实施方案，步骤S1中，所述有机胺、有机酸和十八烯的体积比为(1
‑
10):(1
‑
10):(5
‑
15)，优选为(2
‑
8):(2
‑
8):(8
‑
12)，例如为6:6:10。
[0027]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
‑
2)且不取0值，优选为(0.5
‑
1.5):(0.9
‑
2)，示例性为1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2。
[0028]根据本专利技术的实施方案，所述二维锡基钙钛矿材料合成过程中，锡源、卤素源及有机胺的共同浓度不超过25mol％，优选5～20mol％，更优选为10～18mol％，例如合成浓度为13mol％、14mol％、17mol％。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述锡源选自草酸亚锡、辛酸亚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维锡基钙钛矿材料，其特征在于，所述二维锡基钙钛矿材料的分子式为(C8H
17
NH3)2SnX4，其中，X为卤素元素，X选自Cl、Br或I。2.根据权利要求1所述的二维锡基钙钛矿材料，其特征在于，所述二维锡基钙钛矿材料为(C8H
17
NH3)2SnCl4、(C8H
17
NH3)2SnBr4或(C8H
17
NH3)2SnI4。优选地，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4为晶体。优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnX4的晶相结构为单斜相。优选地，所述二维锡基钙钛矿材料为片状结构，更优选地，所述二维锡基钙钛矿材料为纳米片状结构和/或微米片状结构。优选地，所述二维锡基钙钛矿材料的尺寸为0.1～60微米，优选为0.1～10微米。优选地，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4具有如图1所示的XRD衍射图谱。优选地，在紫外光激发下，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4具有如图3所示的发射光谱图。优选地，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4具有如图4所示的荧光衰减图。3.根据权利要求1或2所述的二维锡基钙钛矿材料，其特征在于，所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4为光致发光材料。优选地，所述(C8H
17
NH3)2SnI4包括第一发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅰ)和第二发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅱ)，优选地，所述第一发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅰ)、第二发光型(C8H
17
NH3)2SnI4(Ⅱ)在激发光照射下，具有不同的发射波长。4.一种权利要求1至3中任一项所述二维锡基钙钛矿材料(C8H
17
NH3)2SnX4的制备方法，包括以下步骤：S1、将锡源、有机酸、有机胺和十八烯混合，得到混合溶液A；S2、将卤素源加入混合溶液A中反应，得到所述二维锡基钙钛矿材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述卤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雅蒙，赵洪元，林群，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：