CN111253939A - 三维非铅无机铋掺杂银铟基双钙钛矿材料及合成与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一系列三维非铅全无机铋掺杂银铟基双钙钛矿材料，其步骤包括将氯化铯、含氯化银、含铋化合物、含铟化合物加入到反应釜中，再加入浓盐酸，在160‑180℃反应15h；反应结束后，冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中60±5℃保持12h。本发明制备方法简单，解决了铅基钙钛矿的毒性问题，并提高了有机无机钙钛矿的稳定性。同时作为一种单一暖白光荧光粉，覆盖在商业紫外发光二极管上，组装成暖白光发光二极管器件，在光电领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于发光二极管技术领域，具体涉及一种新型发光二极管发光材料合成和应用。
背景技术
有机-无机铅基钙钛矿材料具有良好的光电性质，已被用于制备发光二极管、太阳能电池和光电探测器等设备。照明耗电占了整个人类用电的20％左右，所以白光钙钛矿材料受到全世界科研工作者的广泛关注。但是，铅的毒性和有机阳离子的不稳定性，严重制约了其大规模应用。
因此，为了环境友好和可持续发展，采用无毒或低毒的非铅元素代替铅，相对稳定的无机阳离子代替有机阳离子，是钙钛矿材料发展的必然趋势。目前，具有白色荧光的全无机三维非铅钙钛矿材料还没有被报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一系列非铅全无机铋掺杂银铟基双钙钛矿暖白光材料及其制备方法，该材料制备简单，环保无毒，光电性能优异，有望用于发光二极管等光电器件。
一系列三维非铅全无机铋掺杂银铟基双钙钛矿材料，其特征在于，所述双钙钛矿材料化学式为Cs2AgBixIn1-xCl6(0＜x≤0.125)，该双钙钛矿材料是由铋离子取代铟离子，且不破坏Cs2AgInCl6的面心立方结构。
所述三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的制备方法如下：
按所需计量比将氯化铯、含氯化银、含铟化合物、含铋化合物、加入到20ml反应釜中，再加入盐酸，在160-180℃反应15h；反应结束后，4℃/h冷却至室温，抽滤，将得到的晶体放入真空干燥箱中60±5℃保持12h。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于：制备过程中所用的含铟化合物为氯化铟或氧化铟中的一种。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于：制备过程中所用的含铋化合物为氯化铋或三氧化二铋中的一种。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于制备过程中：每合成1mmol Cs2AgBixIn1-xCl6(0＜x≤0.125)需要5-8ml 12mol/L浓盐酸。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的应用，其特点在于该材料的光学带隙在2.93eV,激发态寿命可以达到910ns，可作为光敏材料适合用于紫外光电探测器中。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的应用，其特点在于该材料在室温下有很强的暖白荧光，荧光峰很宽，覆盖了整个可见光区，峰中心位置在600nm，可作为单一暖白光荧光粉，适合用于暖白光发光二极管的荧光层。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的应用，其特点在于该材料的荧光量子产率高达70.3％，可作为发光材料用于发光二极管中电致发光。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料，其特征在于该材料可以在25℃、55％相对湿度或在0.6个太阳光照下稳定均超过3个月。
所述的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料，其特征在于该材料在518℃以上才会分解，表现出良好的热稳定性。
有益效果：本发明提供一种环保无毒的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料，铋元素取代了部分铟元素，使得制备的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料具有很强的暖白色荧光，以及优异的稳定性，具有很好的光电应用前景。
本发明制备方法简单，解决了铅基钙钛矿的毒性问题，并提高了有机无机钙钛矿的稳定性。同时作为一种单一暖白光荧光粉，覆盖在商业紫外发光二极管上，组装成暖白光发光二极管器件，在光电领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明两种三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的粉末XRD衍射谱图。
图2为本发明两种三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料的紫外-可见吸收光谱及室温稳态荧光光谱。
图3为本发明两种三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料分别作为单一组分的荧光粉与商业紫外发光二极管组成的暖白光LED器件，a，b，c分别对应商业紫外LED灯，覆盖Cs2AgBi0.125In0.875Cl6粉末的暖白光LED灯，覆盖Cs2AgBi0.05In0.95Cl6粉末的暖白光LED灯。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施案例对本发明做进一步描述：
实施例1
将336.8mg氯化铯、143.3mg氯化银、193.6mg三氯化铟和39.4mg三氯化铋加入到20ml反应釜中，再加入8ml12mol/L浓盐酸，混合物在在180℃反应15h。反应结束后，4℃/h冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中55℃保持12h。
经粉末XRD衍射测试，如图1所示，获得的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料结晶度高，具有明显的面心立方结构。
实施列2
将336.8mg氯化铯、143.3mg氯化银、131.9mg氧化铟和11.7mg三氧化二铋加入到20ml反应釜中，再加入8ml12mol/L浓盐酸，混合物在在170℃反应15h。反应结束后，4℃/h冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中65℃保持12h。
经粉末XRD衍射测试，如图1所示，获得的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料结晶度高，具有明显的面心立方结构。
经紫外-可见吸收测试和稳态荧光测试，如图2所示，获得的三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料在可见光范围内具有较宽的荧光发射光谱。
图3为本发明两种三维铋掺杂银铟基双钙钛矿材料分别作为单一组分的荧光粉与商业紫外发光二极管组成的暖白光LED器件，a，b，c分别对应商业紫外LED灯，覆盖Cs2AgBi0.125In0.875Cl6粉末的暖白光LED灯，覆盖Cs2AgBi0.05In0.95Cl6粉末的暖白光LED灯。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.三维非铅全无机铋掺杂银铟基双钙钛矿材料，其特征在于，所述双钙钛矿材料化学式为Cs2AgBixIn1-xCl6(0＜x≤0.125，优选x＝0.875,0.9或0.95)，该双钙钛矿材料是由铋离子取代铟离子，且不破坏Cs2AgInCl6的面心立方结构，材料为面心立方结构。
2.按照权利要求1所述的三维双钙钛矿材料，其特征在于：该材料可以在25℃、55％相对湿度或在0.6个太阳光照下稳定均超过3个月。
3.按照权利要求1所述的三维双钙钛矿材料，其特征在于：该材料在518℃以上才会分解，表现出良好的热稳定性。
4.一种权利要求1-3任一所述的三维双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
(一)按所需计量比将氯化铯、氯化银、含铟化合物、含铋化合物、加入到反应釜中，再加入浓盐酸，在160-180℃反应15h以上；
(二)反应结束后，2-10℃/h冷却至室温，抽滤，将得到的晶体放入真空干燥箱中60±5℃保持12h以上。
5.根据权利要求4所述的三维双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于：制备过程中所用的含铟化合物为氯化铟或氧化铟中的一种。
6.根据权利要求4所述的三维双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于：制备过程中所用的含铋化合物为氯化铋或三氧化二铋中的一种。
7.根据权利要求4所述的三维双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于制备过程中：每合成1mmol Cs2AgBixIn1-xCl6(0＜x≤0.125)需要5-8ml 12mol/L浓盐酸。
8.一种权利要求1-3任一所述的三维双钙钛矿材料的应用，其特征在于：该材料的光学带隙在2.93eV,激发态寿命可以达到910ns，可作为光敏材料适合用于紫外光电探测器中。
9.一种权利要求1-3任一所述的三维双钙钛矿材料的应用，其特征在于：该材料在室温下有很强的暖白荧光，荧光峰很宽，覆盖了整个可见光区，峰中心位置在600nm，可作为单一暖白光荧光粉，适合用于暖白光发光二极管的荧光层。
10.一种权利要求1-3任一所述的三维双钙钛矿材料的应用，其特征在于：该材料的荧光量子产率高达70.3％，可作为发光材料用于发光二极管中电致发光。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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