[发明专利]一种可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料及其制备方法和应用，单晶发光材料的化学通式为A₄BB’X₉，包括[B’X₅]^2‑和[BX₄]^2‑两个发光中心，[BX₄]^2‑为四面体构型，[B’X₅]^2‑为五面体构型；其中，A为有机阳离子基团；B为二价的金属，B’为三价的金属；X为卤素阴离子中的一种或多种。本发明所提供的可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料，具有可变的多重激发，发光性能优异，具有高的荧光量子产率，且稳定性高，在闪烁成像及照明用的白光LED等领域具有很好的推广价值。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，卤化物钙钛矿材料因其出色的光学性质在太阳能电池、LED、激光器等方面得到了广泛应用。但是随着研究的进一步加深，许多制约其发展应用的问题也接踵而来，首先，卤化物钙钛矿材料的应用受到铅元素的毒性和稳定性差的阻碍；其次，钙钛矿的高效发光主要集中于量子点发光，具有荧光量子产率高、荧光峰窄、荧光颜色可调等优点，然而钙钛矿块体材料的荧光往往极弱，且荧光颜色单一，严重阻碍了该类材料在LED及闪烁体方面的应用。因此，优化工艺，设计制备高效发光且可变激发的无铅双金属卤化物单晶材料具有深远意义。

发明内容

本发明针对现有卤化物钙钛矿材料所展现的块体材料荧光弱，且荧光颜色单一等问题，提出了一种可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料及其制备方法和应用，通过双金属混合的方式，使得多个发光位点在同一材料中集中，实现了可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料的制备；首次制备出一种化学通式为A₄BB’X₉的单晶发光材料，该单晶发光材料具有多个发光中心，激光可变，荧光产率高。

本发明的技术方案是：

一种可变激发的无铅双金属卤化物单晶发光材料，所述单晶发光材料的化学通式为A₄BB’X₉，包括[B’X₅]^2-和[BX₄]^2-两个发光中心，其中，[BX₄]^2-为四面体构型，[B’X₅]^2-为五面体构型。

上述化学通式中，A为有机阳离子基团，优选地，A为四甲胺、四乙胺、四丙胺、四丁胺、四苯基磷中的一种或多种化合物的阳离子基团；

B为二价的金属，优选地，B为Mn、Zn、Cu中的一种或多种；

B’为三价的金属，优选地，B’为Sb，Bi，In及三价稀土元素中的一种或多种，其中三价稀土金属包括La、Ce、Sm等；

X为卤素阴离子中的一种或多种，优选地，X为Cl^-，Br^-，I^-中的一种或多种。

进一步的，本发明提供的单晶材料具有特定结构，所选金属价态为B二价，B’三价，且易于形成零维钙钛矿结构，从而形成[BX₄]^2-四面体构型和[B’X₅]^2-五面体构型，所述单晶的结构为[B’X₅]^2-五面体与[BX₄]^2-四面体间隔排列，有机A阳离子分散在其空隙之中。