[发明专利]无铅全无机Te4+

说明书

本发明公开了一种无铅全无机Te⁴⁺掺杂的A₂InX₅·H₂O钙钛矿材料及其制备方法与应用。本发明的无铅全无机Te⁴⁺掺杂的A₂InX₅·H₂O钙钛矿材料的制备方法包括如下步骤：将A源、In源、Te源及氢卤酸混合，得到前驱体，加热溶解，析出，得到Te⁴⁺掺杂A₂InX₅·H₂O单晶。本发明的材料在紫外光激发下呈现明亮的橙光发射，在远程光学测温应用方面表现出了巨大的潜力。相比于传统稀土基发光材料以及Pb基金属卤化物钙钛矿纳米晶、单晶发光材料，本发明的材料制备温度低，可批量合成，原材料丰富，无毒，环境友好，重现性好，湿度、温度稳定性优异，有望实现商业化应用。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料技术领域，尤其涉及一种无铅全无机Te⁴⁺掺杂的 A₂InX₅·H₂O钙钛矿材料及其制备方法与应用。

背景技术

发光材料在固态照明、显示器件、X射线探测成像以及远程光学测温领域有着重要的应用。目前，商业化的发光材料主要是基于稀土元素，而稀土资源作为战略性资源，储量有限，且为电子工业、航空航天和新能源等领域不可或缺的资源。传统的稀土发光材料通常需要高温制备，成本和能耗都比较高。因此，急需要研发可以低温制备且成本低廉的新型发光材料。

金属卤化物钙钛矿材料具有优异的光电性能，载流子迁移率高、消光系数高，能带可调，其光伏器件效率目前已高达25.5％。除了在光伏领域表现出优异的性质外，金属卤化物钙钛矿材料在发光材料领域也显示出非常大的应用前景。以CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)纳米晶材料为代表，通过调节卤素的种类和比例，CsPbX₃纳米晶的发光光谱可以从蓝光区调节至近红外区，覆盖整个可见光谱。目前，文献记载的CsPbX₃纳米晶的光致发光量子效率(PLQY)均可以达到接近100％，性能可以与传统的稀土发光材料媲美，在电致发光器件以及X射线闪烁体探测成像领域表现出了巨大的潜力。但是，CsPbX₃纳米晶仍然存在很多问题：CsPbX₃纳米晶通常需要使用热注入法合成，合成过程需要惰性气体保护，且后续处理过程较为繁琐，难以大批量合成；合成过程中需要使用大量配体，配体的脱附往往导致纳米晶团聚，稳定性较差。相比纳米晶，单晶具有更加优异的结构稳定性，可以在低温下制备，并且可以大批量合成。通常，三维结构的金属卤化物单晶中具有较小的激子结合能，载流子倾向于分离而不是复合，因此，降低材料的晶体结构维度可以提高载流子的局域化程度，增大激子复合速率，从而获得较高的光致发光效率。然而，目前大多数的钙钛矿发光单晶材料均是基于铅元素，环境毒性较高，因此，需要发展一些非铅的钙钛矿金属卤化物发光单晶，并将其应用于光学测温、固态照明、X射线探测成像等领域。

光学测温材料在国防、军事、民用以及生命科学领域都有着重要的应用，结合金属卤化物钙钛矿材料的低成本、可溶液法制备的特点，可以寻找一些合适的材料并将其应用于测温领域。目前，文献已报道了Cs₄SnBr₆基金属卤化物发光单晶材料应用于光学测温，然而，Sn²⁺容易发生氧化，不稳定性阻碍了其进一步在商业化的光学测温中应用。因此，需要发展一些具有高的测温灵敏度，以及拥有较好稳定性，非铅无毒的光学测温材料。