[发明专利]高效蓝光发射性Cd基钙钛矿材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效蓝光发射性Cd基钙钛矿材料及其制备方法和应用，化合物[(Me)₂‑Pipz]CdBr₃(COO)属于P2/c空间群，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝101.819(8)°，Z＝2，晶胞体积具有一维框架结构，制备方法简单，产率高，在紫外光的激发下，具有高效的蓝紫光发射，光致发光量子产率高达52.27％，色纯度可以达到95.6％，这是目前光量子产率最高、色纯度最高的蓝紫光发射钙钛矿材料，在固态照明、显示等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及光致发光材料技术领域，具体涉及一种高效蓝光发射性Cd基钙钛矿材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机-无机杂化卤化物是一种新型的优良光电子材料，在发光二极管、光电探测器、光伏太阳能电池、激光等领域具有广阔的应用前景。尤其是钙钛矿APbX₃(＝Cs,CH₃NH₃，X＝Cl,Br,I)由于其优良的光致发光性能、组分可调、可调带隙能够覆盖整个可见光区域，窄发射带、量子产率高以及温和的合成过程受到广泛关注。其中，蓝、绿、红三基色发光二极管在照明和显示领域发挥着至关重要的作用。但是，与绿色和红色区域接近100％的量子产率相比，APbCl₃蓝光发射的量子产率不足1％，考虑到在高分辨率显示中三基色的均衡发展，蓝光发射仍然需要改进。

目前，为实现高效蓝光发射，提出了两种结构设计策略。第一种方法是考虑到APbBr₃绿色发射体的高量子产率，在溴基钙钛矿中加入氯来扩大带隙，实现高能量的蓝紫光发射。然而，几乎所有的混卤素钙钛矿在光照下卤化物会发生迁移，具有固有的相分离，形成富Cl和富Br的相，并且光致发光自发地由蓝紫光变为绿色，这极大地阻碍了器件的工作。实现蓝光发射的第二种途径是将三维APbX₃钙钛矿缩小为量子点、准二维纳米片等纳米尺度。尽管成功实现了蓝紫光发射，但量子产率急剧下降，窄的发射峰同时分裂为宽的多峰。此外，纳米结构主要基于胶体化学，纳米晶体固有的不稳定性导致了严重的光学不稳定性。因此，虽然上述设计策略有效地实现了蓝紫光发射，但相分离和光谱的不稳定性仍然给蓝紫光发射器件的运行带来了困难。因此，开发高效、稳定的新型单组份蓝紫光发光材料仍是一个具有挑战性和吸引力的任务。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高效蓝光发射性Cd基钙钛矿材料及其制备方法和应用，合成了一种新型的一维有机-无机杂化光致发光材料[(Me)₂-Pipz]CdBr₃(COO)，解决了传统三维钙钛矿材料CsPbX₃光量子产率低、结构和发光性能不稳定的技术难题。

第一方面，本发明提供了一种高效蓝光发射性Cd基钙钛矿材料，其分子式为[(Me)₂-Pipz]CdBr₃(COO)，其中(Me)₂-Pipz为1，4二甲基哌嗪。

第二方面，本发明还提供了上述高效蓝光发射性Cd基钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取CdBr₂·4H₂O、PbBr₂和1，4-二甲基哌嗪，将其溶解到氢溴酸、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇与H₂O的混合溶液中，将混合物装入不锈钢水热釜中密封；

S2：将密封好的水热釜放入电热鼓风干燥箱中进行反应；

S3：打开水热釜，将固液混合物进行抽滤，将抽滤所得的混合物晾干后得到无色的片状晶体材料，用乙醇清洗后自然晾干即得。

优选地，步骤S1中，CdBr₂·4H₂O、PbBr₂和1,4-二甲基哌嗪的摩尔比为(2.5-3.5):(0.8-1.2):(7-9)。