[发明专利]零维宽带绿光发射的无铅钙钛矿材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种零维宽带绿光发射的无铅钙钛矿材料及其制备方法和应用，属于荧光检测技术领域。其分子式为：[MP]₂InCl₇·6H₂O(MP＝二‑甲基哌嗪)，晶系空间群为C2/c，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝99.032(3)，Z＝4，晶胞体积为其制备方法，包括以下步骤：1)将三氯化铟和二甲基哌嗪溶解于盐酸和乙醇混合液中，充分混合；将混合液装入反应容器，密封；2)将密封好的反应容器放入电热鼓风干燥箱中，进行水热反应，反应结束后，自然冷却至室温，静置，用乙醇洗涤，干燥后得到目标产物[MP]₂InCl₇·6H₂O(MP＝二‑甲基哌嗪)。本发明显示出的宽带绿光发射，具有近乎统一的光致发光量子产率，对甲醇具有绝对选择性的高度排他性检测。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，具体涉及一种零维宽带绿光发射的无铅钙 钛矿材料及其制备方法和应用。

背景技术

挥发性有机化合物(VOC)对人体健康和全球环境均具有严重危害，已被确认 为室内、工业和实验室的主要污染物。甲醇作为最简单的脂肪醇，是一种典型的化 工原料，在化工、医药、农业、生物等领域常被用作常用溶剂和性价比高的原料。 甲醇虽然用途广泛，但对人体有剧毒，过量吸入，摄入或皮肤吸收甲醇会对呼吸系 统、眼睛和神经组织造成不可逆转的损害，甚至导致失明和死亡。特别是，甲醇在 分子大小或外观和气味上都与乙醇非常相似。随着人们对甲醇对人体健康的负面影 响的认识不断提高，人们付出了巨大的努力来开发分析技术，以高灵敏度和选择性 地定量监测痕量甲醇，以用于医疗保健和环境保护。

在过去的几十年中，人们探索了多种分析方法来检测甲醇，如气液色谱法、比 色法、离子色谱法、循环伏安法和核磁共振技术等。这些传统的分析技术虽然具有 很高的准确性和可靠性，但在实际应用中存在便携性差、成本高、操作复杂、耗时、 吞吐量低、耗时长、不方便等缺点，限制了其广泛的实际应用前景。迄今为止，已 经开发了多种传感机制来监测甲醇，这些机制利用智能的外部刺激响应机械、电容、 电化学、电阻、压阻或对甲醇的重量特性；在这些典型的传感器技术中，荧光传感 器或探针作为最有前途的检测方法被广泛应用，具有工作温度低、超高灵敏度、超 快响应和视觉识别等多种显着优势，在环境、生物和工业领域具有巨大的潜在应用 前景。无机荧光粉、有机分子、共轭聚合物、量子点等大量发光材料被探索为荧光 传感器或探针。在所有典型的荧光材料中，APbX₃(A＝Cs⁺)的金属卤化物钙钛矿 量子点(PQDs),CH₃NH₃⁺)已成为最典型的光电材料之一，具有高缺陷容限、大吸收 系数、长扩散长度、高载流子迁移率、可调节带隙和发射波长覆盖整个可见光谱、 窄发射线宽和高量子产率(～100％)等优点。在室温下。这些独特的优点使钙钛矿成 为新一代光电材料，具有广泛的潜在应用，包括固态显示器和发光二极管。尽管具 有出色的光致发光(PL)性能，但钙钛矿的荧光容易受到许多外部扰动(如极性溶剂、 水、气体、光、氧和热)的环境影响，由于其强光强，结构和光学稳定性较低。离 子带的性质和最终的低形成能，这严重阻碍了它们的进一步商业应用。幸运的是， 有时在受控条件下去除外部刺激后，钙钛矿的猝灭发光活性有时可以逆转。因此， 从另一个角度来看，这种结构和性质的可逆变化揭示了钙钛矿对这些外部扰动敏感， 这为将这一缺点转化为高灵敏度传感器的优势提供了机会。基于这些可控的优点， 发光钙钛矿材料被认为是作为下一代传感器的新型光学活性材料，钙钛矿已被用作 荧光传感器来检测温度、湿度、氧气、水、氨、小分子气体、重金属离子和各种 VOC。尽管取得了这些重大成就，但3D钙钛矿纳米晶体的结构不稳定性和Pb²⁺的毒性极大地限制了荧光传感器的使用寿命和应用前景。此外，3D钙钛矿纳米晶 体由于严重的不稳定性，很难在湿化学环境中利用，也没有检测甲醇的报道。考虑 到甲醇的致命毒性和PQD的不稳定性，探索更理想的钙钛矿传感器材料以超高的 选择性、灵敏度、可重复性和稳定性从其他同系醇中检测甲醇是极具挑战性和紧迫 性。

发明内容