一种层状双钙钛矿荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种层状双钙钛矿荧光材料，由下列摩尔百分比的材料制备而成：CsX：50～60mol％；MnX2：10～20mol％；BiX3：20～30mol％；X为Cl、Br、I、F元素中的一种或几种；原料混合置于玛瑙研钵内滴入去离子水研磨，烘干后研磨至粉末，置于加热炉升温、保温、降温至室温即得。本发明专利技术采用固相法，原料廉价易得，并且没有污染环境的强酸溶剂，没有有害废物，反应条件温和，样品也不需要进一步纯化，该方法易于操作、低成本、绿色环保；本发明专利技术产品具备良好的稳定性，良好的量子效率，适合于工业化生产。适合于工业化生产。适合于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种层状双钙钛矿荧光材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于双钙钛矿光致发光荧光
，具体涉及一种层状双钙钛矿荧光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为新一代的发光材料，金属卤化物因其独特的光电性能，包括高的量子产率、大的吸收系数、长的载流子扩散距离、可调谐的带隙，在光伏、光电探测、照明、显示、闪烁体等众多研究领域引起了越来越多的关注。不幸的是，传统金属卤化物钙钛矿(通式为ABX3，其中A为甲铵(MA)、甲脒(FA)或Cs，B为Pb或Sn等，X为Cl，Br或I)由于铅的毒性及其表现出对光、热、水等差的稳定性，这严重阻碍了他们商业化的应用。
[0003]作为替代品，无铅卤化物双钙钛矿及其衍生物结构克服了含铅金属卤化物钙钛矿的缺陷，实现了无毒性，并且因其迷人的光学性能和优异的稳定性受到了广泛的关注。而现有的双钙钛矿结构依旧存在一些不足，包括具有较低的电子维度，带隙较大(普遍大于3eV)、载流子有效质量较大。
[0004]因此，为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种无毒且稳定的层状双钙钛矿荧光材料及制备方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种无毒且稳定的层状双钙钛矿荧光材料及制备方法，该荧光材料可以拓展目前非层状双钙钛矿的应用范围，为以后的双钙钛矿体系的光电性能探索提供新的思路。
[0006]为了达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种层状双钙钛矿荧光材料及制备方法，其特征在于，由下列摩尔百分比的材料制备而成：
[0007]CsX：50～60mol％；
[0008]MnX2：10～20mol％；
[0009]BiX3：20～30mol％；
[0010]其中，X为Cl、Br、I、F元素中的一种或几种。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供一种层状双钙钛矿荧光材料及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]按比例称量CsX、MnX2、BiX3原料后混合，混合粉末置于玛瑙研钵内后滴入去离子水或无水乙醇后研磨20～60min，研磨后的块状粉体放入90～100℃干燥箱烘干20～30min，取出后继续研磨至物料为粉末状，研磨后的混合物置于刚玉坩埚中，,然后置于加热炉中以10℃/min的速率升温，在300～500℃下保温1～5h后，自然降温至室温后取出坩埚，研磨得到粉末状产物，即为层状双钙钛矿荧光材料。
[0013]进一步的，所述的CsX、MnX2、BiX3原料纯度均为99.99％。
[0014]进一步的，所述的CsX、MnX2、BiX3原料的质量与去离子水或无水乙醇的比例为1g/
(4～7ml)。
[0015]进一步的，所述加热炉为管式炉或厢式炉。
[0016]进一步的，所述加热炉中气氛条件为空气、氮气、氩气中的一种或组合。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术的层状双钙钛矿相对于传统的铅基卤化物钙钛矿不具有毒性，并且具有良好的结晶性和对光、热、湿稳定性；本专利技术采用固相法，其原料廉价易得，并且没有污染环境的强酸溶剂，没有有害废物，样品仅需在一个较低的反应温度下就能够合成，合成的样品也不需要进一步纯化，这是一个简易、低成本、绿色环保的合成层状双钙钛矿的合成方法；本专利技术的层状双钙钛矿可匹配商业紫外芯片发射出发射中心在600nm附近的橙黄色光，在照明、显示灯光电领域有着广泛的应用前景。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料于室温下在波长为365nm氙灯作为光源激发下的光致发光图(Photoluminescence，PL)；
[0021]图2为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料在监控发光中心为601nm条件下的激发光谱图(Photoluminescenceexcitation，PLE)；
[0022]图3为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料的X射线衍射图(X
‑
raydiffraction,XRD)与ICSD#14996XRD对比图；
[0023]图4为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料的扫描电镜(Scanningelectronmicroscopy,SEM)照片；
[0024]图5为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料的能谱图(Energy dispersivespectroscopy，EDS)；
[0025]图6为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料的透射电镜(Transmissionelectronmicroscopy，TEM)图及其晶面间距；
[0026]图7为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料的热重分析(Thermogravimetric，TG)图；
[0027]图8为本专利技术实施例层状双钙钛矿荧光材料的发光二极管(Light
‑
emittingdiode，LED)封装后通电实物照片。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1
[0030]一种实施例层状双钙钛矿荧光材料，按如下比例称取CsCl57mol％、MnCl214mol％、BiCl328mol％原料，混合后将混合粉末置于玛瑙研钵内后滴入适量去离子水后研磨30min，将研磨后的结块状粉体放入70℃干燥箱烘干半小时，取出后继续研磨至物料为粉末状，再将物料转移至刚玉坩埚，放入450℃的马弗炉中高温烧结，烧结3h，最后自然降温至室温即可获得层状双钙钛矿荧光材料。
[0031]在室温条件下，采用日立F
‑
7000荧光分光光度计测定其光致发光光谱(PL)，氙灯光源选定为365nm，结果见图1，从图中可以看出在365nm氙灯激发下，该层状双钙钛矿荧光材料光致发光光谱为发射中心在601nm处的宽带橙黄光。
[0032]进一步通过检测601nm波长，可以测出该荧光粉的激发光谱(PLE)，结果见图2，由激发光谱可以看出三个激发峰，其分别对应Bi
3+
的宽带紫外特征激发峰和Mn
2+
在430nm和520nm处的特征激发峰。
[0033]通过日本RigakuSmartLabSEX射线衍射(XRD)测试出该层状双钙钛矿荧光材料，将其和ICSD数据库已有的XRD进行对比，结果见图3可以看出通过固相法可以得到结晶性好的纯相层状双钙钛矿荧光材料。
[0034本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状双钙钛矿荧光材料，其特征在于，由下列摩尔百分比的材料制备而成：CsX：50～60mol％；MnX2：10～20mol％；BiX3：20～30mol％；其中，X为Cl、Br、I、F元素中的一种或几种。2.一种层状双钙钛矿荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按比例称量CsX、MnX2、BiX3原料后混合，混合粉末置于玛瑙研钵内后滴入去离子水或无水乙醇后研磨20～60min，研磨后的浆状流体放入90～100℃干燥箱烘干20～30min，取出后继续研磨至物料为粉末状，研磨后的混合物置于刚玉坩埚中，,然后置于加热炉中以5℃/min的速率升温，在300～700℃下保温1～5h后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建备，赵春力，高源，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：