[发明专利]具有高效蓝光发射性能的卤化锌钙钛矿材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有高效蓝光发射性能的卤化锌钙钛矿材料及其制备方法和应用，属于技术领域固态光致发光材料。其技术方案为：制备一系列基于游离的[ZnBrsubgt;·4·/subgt;]subgt;·/subgt;supgt;2‑/supgt;subgt;·/subgt;四面体为中心的0维化合物，包括[Hsubgt;·2·/subgt;NMPz]ZnBrsubgt;·4·/subgt;·Hsubgt;·2·/subgt;O(NMPz＝1‑甲基哌嗪)、[Hsubgt;·2·/subgt;MPz]ZnBrsubgt;·4·/subgt;(MPz＝2‑甲基吡嗪)和[Hsubgt;·2·/subgt;AMPd]ZnBrsubgt;·4·/subgt;.Hsubgt;·2·/subgt;O(AMPd＝4‑氨基甲基哌啶)。在紫外光激发下，这些0D杂化卤化锌钙钛矿显示出来自自陷激子的明亮蓝光发射(444‑445nm)，最高光量子产率(PLQY)为17.28％。该材料在固态发光和二极管显示等方面具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及固态光致发光材料技术领域，具体涉及一种具有高效蓝光发射性能的卤化锌钙钛矿材料及其制备方法和应用。

背景技术

卤化物钙钛矿材料具有优异可调的光学和电学性能，在太阳能电池、发光二极管(LED)和光电探测器等方面得到了广泛的研究。其中，中低温溶液条件下合成的CsPbX3钙钛矿具有优异的发光性能、窄的半峰宽(FWHM,12～25nm)、宽的色域(～150％NTSC)、连续可调带隙和低成本及易合成的条件等在固态发光二极管、X射线闪烁、远程热成像等方面具有独特的应用。在零维(0D)有机-无机杂化卤化铅体系中，作为阴离子的金属卤化物被有机阳离子隔离并包围，形成具有周期性结构的单晶化合物。卤化物阴离子与具有宽带隙的有机阳离子形成的这种杂化体，为金属卤化物家族提供了一个好的平台，从而形成了完美的“主客体”结构。在这种结构中，孤立的金属卤化物多面体单元避免了与其他多面体之间的相互作用，决定了0D钙钛矿体系优异的性能。尽管0D卤化铅的光物理性能优异，但铅元素的毒性问题严重阻碍了这类发光材料的实际应用。因此，开发的策略重点为在分子水平上通过晶体工程制备高效无铅发光材料。

迄今为止，各种无铅金属离子已被用作具有不同外壳电子排列和配位构型的光学活性中心，例如Cu⁺、Ge²⁺、Sn²⁺、In³⁺、Sb³⁺、Zn²⁺等。令人惊讶的是，已在Cu⁺、Mn²⁺、Sn³⁺、Sb³⁺、In³⁺基0D卤化物单晶中实现具有高PLQY值的绿色、黄色和红色发光。然而，具有高效率和稳定性的蓝色发光0D金属卤化物比较少见，仍然具有挑战性。因此，设计环境友好无铅0D金属钙钛矿作为高效蓝色发光体，以在高清显示器和照明设备中实现三原色的平衡发展是非常重要的。

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，提供一种具有高效蓝光发射性能的卤化锌钙钛矿材料及其制备方法和应用，制备出一系列基于游离的[ZnBr₄]^2-四面体为中心的0维化合物，在紫外光激发下，这些0D杂化卤化锌钙钛矿显示出来自自陷激子的明亮蓝光发射(444-445nm)，该材料在固态发光和二极管显示等方面具有重要的应用前景。

本发明的技术方案为：

第一方面，公开了一种具有高效蓝光发射性能的卤化锌钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将有机胺和卤化锌溶解于氢卤酸和有机溶剂的混合溶液中，充分搅拌至溶解得到混合溶液，装入反应容器中；

2)将反应容器密封，混合溶液进行水热反应，反应结束后，自然冷却至室温，洗涤、抽滤干燥后得到目标化合物；

所述步骤1)中有机胺采用1-甲基哌嗪或2-甲基吡嗪或4-氨基甲基哌啶。