[發明專利]一種銪摻雜的g-C3N4基半導體材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811323925.4
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109337679A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 榮銘聰;鄧湘舟
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

本發明公開了一種銪摻雜的g?C₃N₄基半導體材料及其制備方法。所述制備方法包括以下步驟：(1)將銪的水溶性無機鹽、三聚氰酸、2,4?二氨基?6?苯基?1,3,5?三嗪和超純水混合，攪拌均勻，得到混合液；(2)將混合液烘干，得到白色固體前驅體；(3)將白色固體前驅體在惰性氣體保護下，在450℃～550℃煅燒2～4h，自然冷卻，得到所述銪摻雜的g?C₃N₄基半導體材料，其中所述g?C₃N₄基半導體材料中Eu含量為0～10wt％且不包括0wt％。本發明通過不同比例銪元素的摻雜，g?C₃N₄基半導體材料的熒光可從亮藍色紅移至黃綠色。

技術領域

本發明涉及半導體材料技術領域，具體涉及一種銪摻雜的g-C₃N₄基半導體材料及其制備方法。

背景技術

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種由碳、氮及少量氫元素組成且禁帶寬度約2.7eV半導體材料，也是一種發射亮藍色熒光的塊體熒光粉材料，因具有良好的光電催化性質、化學穩定性、熱穩定性以及生物相容性而備受關注。近年來，已有許多通過摻雜無機非金屬和金屬元素(如B、C、O、F、I、P、S、Fe、Ni、Pt等)調節g-C₃N₄光、電化學性質的方法，并將其應用于水分解、有機污染物降解、二氧化碳還原、有機合成及生物化學傳感等領域。合成異元素摻雜g-C₃N₄的經典方法是共熔法，即在原料中將異元素化合物與g-C₃N₄的合成原料(如氰胺、雙氰胺、三聚氰胺、尿素、硫脲等)混合均勻，在高溫過程中共同縮聚脫氨形成異原子摻雜的g-C₃N₄。但是，極少有方法能通過異元素摻雜調節g-C₃N₄的熒光光譜紅移。目前，已有將2,4-二氨基-6-苯1,3,5-三嗪作為摻雜劑，與巴比妥酸、三聚氰胺共熔合成苯基摻雜的發射綠色熒光g-C₃N₄(Ph-g-C₃N₄)的研究報道(Q.L.Cui,J.S.Xu,X.Y.Wang,L.D.Li,M.Antonietti,M.Shalom.Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,1-6)。苯基的摻雜擴大了g-C₃N₄發光基團共軛體π電子的離域范圍，使得Ph-g-C₃N₄發射出強綠色熒光。近期，也有報道使用苯均三酸作為摻雜劑，以尿素為原料合成苯基摻雜的g-C₃N₄。苯基的摻雜不僅同時降低了g-C₃N₄的價帶和導帶，還縮小了g-C₃N₄的帶隙差，使得g-C₃N₄的熒光光譜紅移，制備出發射綠色熒光的g-C₃N₄材料(Z.P.Song,Z.H.Li,L.H.Lin,Y.F.Zhang,T.R.Lin,L.Chen,Z.Cai,S.Lin,L.Q.Guo,F.F.Fu,X.C.Wang.Nanoscale,2017,9,17737-17742)。此外，也有研究者利用三聚氯化磷腈作為摻雜劑，與發射藍色熒光的g-C₃N₄量子點進行水熱反應制備出磷摻雜的P-g-C₃N₄量子點，通過調節磷摻雜量調控P-g-C₃N₄量子點的帶隙，實現了對P-g-C₃N₄量子點發光性質的可控調節(J.Wu,S.W.Yang,J.P.Li,Y.C.Yang,G.Wang,X.M.Bu,P.He,J.Sun,J.H.Yang,Y.Deng,G.Q.Ding,X.M.Xie.Adv.Optical Mater.2016,4,2095-2101)。但目前還沒有通過銪元素摻雜調節g-C₃N₄材料的熒光光譜至黃綠色光的報道。