[發(fā)明專利]一種無鉛A4

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911083301.4
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110776914B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 匡代彬;魏俊華;王旭東;周磊;廖金鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C09K11/74
• 分類號: C09K11/74;G01N23/00;G01T1/20;H01L33/50
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

本發(fā)明公開了一種無鉛A₄MnBi₂X₁₂(A＝Li，Na，K，Rb，Cs、CH₃NH₃⁺、CH₄N₂⁺,C₈H₁₁N⁺；X＝Cl，Br，I)雙鈣鈦礦材料制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明以AX、Bi₂O₃和MnX₂為原料，在氫鹵酸中經(jīng)過降溫結(jié)晶得到A₄MnBi₂X₁₂單晶。通過對降溫速率進行調(diào)控可以得到不同尺寸的單晶，該合成方法重復(fù)性好，操作簡便，得到的單晶具有結(jié)晶性好，無毒，穩(wěn)定的特點，并且通過對鹵素種類進行調(diào)控得到的材料具有優(yōu)異發(fā)光性能，可以用于閃爍體、X射線探測、發(fā)光、照明和光/光電催化等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型材料的制備與應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種A₄MnBi₂X₁₂鈣鈦礦材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

2009年kojima等首次將鈣鈦礦材料作為太陽電池吸光層，由于鈣鈦礦材料本身載流子遷移率高，消光系數(shù)大，缺陷密度低，因此，在近十年內(nèi)，鈣鈦礦材料在太陽電池、激光、光電探測、光/光電催化、水傳感等領(lǐng)域有著優(yōu)異的性能。鈣鈦礦納米晶具有著較好的發(fā)光性能，半峰寬一般較窄，但鈣鈦礦納米晶通常是通過繁瑣的熱注入方法制備的，能耗較高，并且產(chǎn)率較低，需要使用大量的配體防止納米晶在分散溶劑中團聚。在實際應(yīng)用中，需要將納米晶分散液沉積到基底上制備固態(tài)薄膜，在成膜過程中納米晶表面的配體會丟失而發(fā)生部分團聚，并且由于納米晶比表面比較大，因此表面缺陷也比較多，因此穩(wěn)定性較差。體相發(fā)光材料有利于白光器件的制備，并且體相材料比較穩(wěn)定有利于實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

目前，大部分鈣鈦礦材料主要是以鉛(Pb)作為八面體中心，但鉛具有毒性，在人體內(nèi)會發(fā)生富集。因此，很多研究者采用Sn(II)、Ge(II)等元素替代鉛，但Sn與Ge都容易被氧化，穩(wěn)定性難以得到保證。而錳是一種有效的發(fā)光中心，但目前錳基發(fā)光材料大多基于有機無機雜化材料，有機-無機雜化材料穩(wěn)定性較差，而全無機CsMnCl₃材料發(fā)光量子效率很低，考慮在CsMnCl₃中引入Bi(鉍)作為光敏劑，形成新結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有的鈣鈦礦材料主要是基于Pb的，盡管目前有研究者采用Bi來替代Pb獲得新材料，但是發(fā)光性能都比較差，本發(fā)明目的在于提供了一種無鉛、穩(wěn)定的鉍-錳基鈣鈦礦材料的制備方法，該方法重復(fù)性好，得到的材料發(fā)光量子效率較高，環(huán)境友好。

本發(fā)明提供了一種無鉛A₄MnBi₂X₁₂鈣鈦礦材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將AX、Bi₂O₃、MnX₂以及氫鹵酸(HX)混合，并保持?jǐn)嚢枰欢螘r間，得到沉淀和鹽酸母液作為生長單晶的前驅(qū)體；

2)將步驟1)中的前驅(qū)體轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，密閉反應(yīng)釜，先在較高溫度(室溫至250℃)下、保溫一段時間(＞30min)使得前驅(qū)體完全溶解，再緩慢降到室溫，單晶從氫鹵酸中析出，過濾洗滌得到產(chǎn)物A₄MnBi₂X₁₂。