[發明專利]具有鈣鈦礦結構的上轉換納米發光材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010143569.9
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111253942A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳力;高遠;齊春雨;李靜;彭亞茹
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;B82Y20/00;B82Y40/00;C01G21/00
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 李丹

本發明涉及發光材料領域，具體涉及一種具有鈣鈦礦結構的上轉換納米發光材料及其制備方法與應用，所述的上轉換納米發光材料為稀土摻雜鹵素鈣鈦礦(CsPbBr₃)納米結構，具有以下化學通式：AB_1?y?zM_yN_zX₃，其中，A＝Cs，B＝Pb，M＝Yb，N＝Er，X＝Br；y，z滿足以下條件：0.000188≤y+z≤0.000375。該材料性能穩定、形貌規則、顆粒尺寸明顯小于相同條件下合成的氟化物基底的上轉換發光材料，且該材料的上轉換發光相較于CsPbBr₃基底的發光具有激發能量低，穿透深度大，生物損傷小等優勢，因此，可以實現鈣鈦礦材料在生物方面的應用。

技術領域

本發明涉及發光材料領域，具體涉及一種具有鈣鈦礦結構的上轉換納米發光材料及其制備方法與應用。

背景技術

稀土離子的上轉換發光是指采用波長較長的激發光照射摻雜稀土離子的樣品時，發射出波長小于激發光波長的光的現象。上轉換發光材料在數據存儲傳輸、光顯示，紅外探測，熒光防偽，熒光探針，生物傳感器，生物成像，太陽能電池等領域均有廣泛的應用前景。與傳統的下轉換熒光材料相比，上轉換材料有許多的優勢，如高光致穩定性、低背景熒光、色純度高和長壽命等。

由于CsPbBr₃基質的發光現象具有色彩純度高，半高全寬窄，發光范圍可調，光致發光量子產率高和非輻射躍遷速率大等優勢，目前被廣泛應用于太陽能電池和光電材料。但是，CsPbBr₃基質的發光需要高能量光子激發，這就限制CsPbBr₃材料在生物方面的應用，所以，就需要合成新的結構的上轉換CsPbBr₃材料。目前，針對CsPbBr₃上轉換發光材料合成或應用的研究少之又少，因此，獲得小尺寸、不同相貌，高發光效率的稀土摻雜CsPbBr₃材料，實現上轉換發光，進而實現在生物醫用方面的應用是至關重要的。雖然近年來研究的氟化物材料的上轉換發光強度很高，但難以獲得小尺寸的顆粒，因此，在生物及其它需小尺寸的領域不能得到廣泛應用。

發明內容

本發明為了克服上述技術問題，提供了一種具有鈣鈦礦CsPbBr₃結構的上轉換納米發光材料，實現鈣鈦礦材料的上轉換發光現象，解決了鈣鈦礦CsPbBr₃基底材料激發能量高，生物損傷大，穿透深度小等問題。

解決上述技術問題的技術方案如下：

具有鈣鈦礦結構的上轉換納米發光材料，所述的上轉換納米發光材料為稀土摻雜鹵素鈣鈦礦(CsPbBr₃)納米結構，具有以下化學通式：

AB_1-y-zM_yN_zX₃，

其中，A＝Cs，B＝Pb，M＝Yb，N＝Er，X＝Br；

y，z滿足以下條件：0.000188≤y+z≤0.000375。

本發明提供的上轉換納米發光材料，稀土離子M³⁺，N³⁺部分取代Pb²⁺，由于+3價稀土離子半徑小于+2價鉛離子半徑，這就極大地減少了晶體尺寸，即用小半徑的稀土離子M³⁺取代大半徑的Pb²⁺，使得形成的納米晶體晶格間距減小，使獲得的材料的尺寸減小，以有效解決現有的上轉換材料尺寸較大的問題，該材料純度高，晶粒尺寸小，形貌規則，分散性好。

進一步地說，所述的稀土摻雜鈣鈦礦(CsPbBr₃)納米結構包括量子點、納米線、納米棒、納米帶、納米立方體或納米花中的任意一種。