[发明专利]一种有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机‑无机二维钙钛矿室温磷光材料及其制备方法和应用，通过分子设计，选用带有强给电子基团的有机层以及刚性结构较强的无机层，合成了具有长余辉发光性能的有机‑无机二维钙钛矿室温磷光材料。本发明的二维钙钛矿室温磷光材料具有原料价格便宜且合成方法简单，在关闭激发光源后拥有几秒的持续发光等优点。该材料在防伪加密、光电材料等领域有着广泛的潜在应用价值，有望在防伪加密、电致发光器件等领域得到应用。

技术领域

本发明涉及发光材料，特别是涉及一种磷光材料及其制备方法和应用。

背景技术

余辉材料停止光激发后具有持久发光能力，因此在光学存储，化学传感，生物成像，生物检测等领域具有广泛的应用。与无机长余辉材料相比，磷光寿命超过100ms的有机余辉材料具有较低的生产成本，多样化的合成工艺，可调节的发光特性以及与各种基质的良好相容性等优点。

但是纯有机小分子产生超长室温磷光相对困难，主要原因有：低的系间穿越速率，从三重激发态到单重基态(磷光)的辐射跃迁是自旋禁阻的，并且产生的三重激发态极容易发生非辐射弛豫和被氧气碰撞猝灭。导致有机长余辉材料寿命短、发光量子效率低，极大的限制了材料的应用，因此设计合成具有长寿命高效率的长余辉材料是非常迫切的需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的之一是提供一种有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料，具有长余辉发光性能；本发明的目的之二是提供一种有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料的制备方法；本发明的目的之三是提供一种有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料的应用。

技术方案：本发明所述的一种有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料，其为层状结构；进一步地，是以一层无机层和一层有机层交替堆积排列形成的层状结构。

其中，无机层由PbCl₂形成的[PbCl₄]^2-沿(001)方向共顶连接铺展而成，有机层由苯乙胺衍生物构成；苯乙胺衍生物的氨基和[PbCl₄]^2-的Cl原子通过氢键连接，相邻苯乙胺衍生物分子之间通过分子间作用力连接。

其中，苯乙胺衍生物为3-甲氧基苯乙胺或4甲氧基苯乙胺。

本发明设计合成了上述具有长寿命、高效率的单组分有机层的有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料，上述有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在惰性气氛的保护下，将PbCl₂和苯乙胺衍生物混合于烧瓶中，后加入乙醇和浓盐酸；

(2)在双口瓶上接上冷凝管并接上冷凝水，加热搅拌，待反应物全部溶解，得到反应溶液；

(3)将反应溶液转至样品瓶中，缓慢冷却至室温析出晶体；将析出的晶体进行洗涤、抽滤、干燥，再重结晶进一步提纯，进而得到目标产物。

上述步骤(1)中，所述苯乙胺衍生物为3-甲氧基苯乙胺或4-甲氧基苯乙胺；PbCl₂、苯乙胺衍生物和浓盐酸的摩尔比为1∶1～2∶8～10；浓盐酸和乙醇的体积比为1∶10～12。

上述步骤(2)中，加热反应温度为70～100℃，加热反应时间为1～2小时。

上述步骤(3)中，样品自然冷却至室温；再将析出的晶体用丙酮洗涤三次，抽滤并放在45℃的真空干燥箱里干燥12h；将干燥后的样品溶于乙醇，等待乙醇自然挥发，得到目标产物。

本发明还提供了上述有机-无机二维钙钛矿室温磷光材料在发光器件中的应用。