CN111253940A - 一系列三维非铅铟铋混合双钙钛矿黄光材料及合成与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一系列三维非铅全无机铟铋混合双钙钛矿材料，其步骤包括将氯化铯、含氯化银、含铋化合物、含铟化合物按照化学计量比加入到反应釜中，再加入浓盐酸，在170±5℃反应18h；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60‑80℃保持15‑18h。本发明制备方法环保易操作，同时解决了含铅钙钛矿的毒性，并提高了传统钙钛矿的稳定性。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
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，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，严重制约了其商业化。所以，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。铅基钙钛矿优异的性能可能和它独特的三维结构有关，目前，研究最多的三维非铅钙钛矿是锡基为主，但二价锡极易被氧化为四价，非常不稳定。因此，双钙钛矿的三维结构引起人们极大的兴趣，研究光电性能较好的新型非铅双钙钛矿材料具有深远的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一系列三维非铅全无机铟铋混合双钙钛矿黄光材料及其制备方法，该材料制备简单，反应条件相对温和，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铟铋混合双钙钛矿材料，其特征在于，所述双钙钛矿材料化学式为Cs2AgInxBi1-xCl6(0＜x＜0.875)，该双钙钛矿材料是由铟离子取代铋离子，且不破坏Cs2AgBiCl6的面心立方结构。
所述三维非铅铟铋混合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25ml反应釜中，再加入浓盐酸，在170±5℃反应18h；反应结束后，5℃/h冷却至室温，抽滤，将得到的晶体放入真空干燥箱中60-80℃保持15-18h。
所述的三维非铅铟铋混合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。
所述的三维非铅铟铋混合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，氯化氧铋或三氧化二铋中的一种。
所述的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料的合成方法，其特征在于制备过程中：每合成1mmolCs2AgInxBi1-xCl6(0＜x＜0.875)需要10ml 12mol/L浓盐酸。
所述的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料的应用，其特点在于该材料的光学带隙在2.84eV,激发态寿命可以达到377ns，可作为光敏材料适合用于紫外光电探测器中。所述的三维非铅铟铋混合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黄色荧光，荧光峰很宽，覆盖了整个可见光区，峰中心位置在615nm，可作为黄色荧光粉，适合用于发光二极管的荧光层。
所述的三维非铅铟铋混合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26.8％，可作为发光材料用于发光二极管中电致发光。
所述的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料，其特征在于该材料可以在室温、55％相对湿度下，稳定超过6个月。
有益效果：本发明提供一种环境友好的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料，铟元素取代了部分铋元素，使得合成的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料具有非常亮的黄色荧光，以及优异的稳定性，具有很好的光电应用前景。
本发明制备方法环保易操作，同时解决了含铅钙钛矿的毒性，并提高了传统钙钛矿的稳定性。在光电领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的三种三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料的粉末XRD衍射谱图。
图2为本发明三种三维非铅铟铋混合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为本发明三种三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料的粉末图片。
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、236.6mg三氯化铋和55.3mg三氯化铟加入到25ml反应釜中，再加入10ml12mol/L浓盐酸，混合物在在175℃反应18h。反应结束后，5℃/h冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中60℃保持18h。
经粉末XRD衍射测试，如图1所示，获得的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料结晶度很高，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、65.1mg氯化氧铋和104.1mg氧化铟加入到25ml反应釜中，再加入10ml浓盐酸，混合物在在165℃反应18h。反应结束后，5℃/h冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中80℃保持15h。
经粉末XRD衍射测试，如图1所示，获得的三维非铅铟铋混合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，获得的三维非铅铟铋混合双钙钛矿材料在可见光范围内具有较宽的荧光发射光谱。
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 (9)
1.一系列三维非铅铟铋混合双钙钛矿黄光材料，其特征在于，所述双钙钛矿材料化学式为Cs2AgInxBi1-xCl6(0＜x＜0.875，优选x＝0.875)，该双钙钛矿材料是由铟离子取代铋离子，且不破坏Cs2AgBiCl6的面心立方结构，材料为面心立方结构。
2.根据权利要求1所述的非铅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26.8％，可作为发光材料用于发光二极管中电致发光。
3.根据权利要求1所述的非铅双钙钛矿材料，其特征在于：该材料可以在室温、55％相对湿度下，稳定超过6个月。
4.一种权利要求1-3任一所述的非铅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)按所需化学计量比将氯化铯、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170±5℃反应18h以上；
(二)反应结束后，5±3℃/h冷却至室温，抽滤，将得到的晶体放入真空干燥箱中60-80℃保持15-18h。
5.根据权利要求4所述的非铅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所述的非铅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，氯化氧铋或三氧化二铋中的一种。
7.根据权利要求4所述的非铅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 Cs2AgInxBi1-xCl6(0＜x＜0.875)需要10ml 12mol/L浓盐酸。
8.一种权利要求1-3任一所述的非铅双钙钛矿材料的应用，其特征在于：该材料的光学带隙在2.84eV,激发态寿命可以达到377ns，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任一所述的非铅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黄色荧光，荧光峰很宽，覆盖了整个可见光区，峰中心位置在615nm，可作为黄色荧光粉，适合用于发光二极管的荧光层。
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