[發明專利]一種錳摻雜全無機鈣鈦礦二維納米片及其制備與應用

有效

• 申請號: 202010968651.5
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112174194B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 臧劍鋒;陳卓;董侶明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C01G21/00
• 分類號: C01G21/00;H01L33/50;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于光電子材料領域，公開了一種錳摻雜全無機鈣鈦礦二維納米片及其制備與應用，其中制備方法包括以下步驟：(1)將氯化錳和氯化鉛溶解于十八稀中，加入表面活性劑油酸和油胺，得到氯化錳和氯化鉛的前驅體；將乙酸銫溶解于十八烯，加入助溶劑油酸，完全溶解后得到銫前驅體；(2)將步驟(1)得到的銫前驅體加入到氯化錳和氯化鉛的前驅體中，在100℃的條件下，保溫1min；然后冰浴10s，即可得到摻錳全無機鈣鈦礦二維納米片。本發明通過對制備方法進行改進，制得的錳摻雜全無機二維鈣鈦礦納米片的發光效率達到53％，與現有技術相比能夠有效解決錳摻雜全無機二維鈣鈦礦發光效率較低的問題。

技術領域

本發明屬于光電子材料領域，更具體地，涉及一種錳摻雜全無機鈣鈦 礦二維納米片及其制備與應用，本發明中的錳摻雜全無機鈣鈦礦二維納米 片具有高發光性能，尤其可進一步用于形成橙光LED和白光LED以及柔 性發光薄膜。

背景技術

二維的全無機鹵化物鈣鈦礦(CsPbX₃,X＝Cl,Br或I)因其具有超薄的厚 度可用于催化，良好的機械延展性可用于電子和光電子，以及高的電荷提 取和傳輸可用于光探，這些獨特的特性使之成為了最受關注的材料之一。 現有技術中雖然也有二維的錳摻雜鈣鈦礦的相關研究，但現有制備方法所 制得的相關材料量子產率都不高(最高發光效率PLQY也只有22％左右)， 由于發光效率較低，尚未用到應用于LED或顯示領域。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種錳 摻雜全無機鈣鈦礦二維納米片及其制備與應用，其中通過對制備方法整體 流程工藝設計、以及關鍵的參數條件(如溫度和氯化錳與氯化鉛的比例等) 進行改進，能夠制備得到高的發光效率的錳摻雜全無機二維鈣鈦礦納米片， 這些錳摻雜全無機二維鈣鈦礦納米片的發光效率達到53％，與現有技術相 比能夠有效解決錳摻雜全無機二維鈣鈦礦發光效率較低的問題。進一步的， 基于本發明制得的具有高發光效率的納米片，尤其可應用于柔性顯示領域， 例如可以將它們應用于橙光LED和白光LED，或者可以通過與聚合物(如 PMMA和PDMS)混合形成發光薄膜。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種錳摻雜全無機 鈣鈦礦二維納米片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將氯化錳和氯化鉛按摩爾比1:1-5:1溶解于溶劑十八稀中，加入表 面活性劑油酸和油胺，其中氯化錳和氯化鉛總物質的量與溶劑十八稀體積 之比滿足2mmol：20ml，溶劑十八稀與油酸和油胺三者的比例為20ml：3ml： 3ml，然后在70℃條件下，保溫60min-70min，再在25min-30min升溫到 100℃，得到氯化錳和氯化鉛的前驅體；將乙酸銫溶解于溶劑十八烯，加 入助溶劑油酸，完全溶解后得到銫前驅體，該銫前驅體中乙酸銫、溶劑十 八烯和油酸三者的配比滿足0.947g：30ml：5ml；

(2)將步驟(1)得到的所述銫前驅體加入到所述氯化錳和氯化鉛的 前驅體中，在100℃的條件下，保溫1min；然后冰浴10s，即可得到摻錳全 無機鈣鈦礦二維納米片；其中加入的所述銫前驅體所含的銫元素的物質的 量與所述氯化錳和氯化鉛物質的量之和的比不超過0.1:1。

作為本發明的進一步優選，所述步驟(1)中，氯化錳和氯化鉛的摩爾 比為7:3。

作為本發明的進一步優選，所述步驟(2)中，加入的所述銫前驅體所 含的銫元素的物質的量與所述氯化錳和氯化鉛物質的量之和的比為 0.086:1。

按照本發明的另一方面，本發明提供了利用上述制備方法得到的錳摻 雜全無機鈣鈦礦二維納米片，其特征在于，在400nm±4nm和600nm±4nm 波長下總的發光效率PLQY不低于30％。

作為本發明的進一步優選，在400nm±4nm和600nm±4nm波長下總 的發光效率PLQY為53％。

按照本發明的又一方面，本發明提供了上述錳摻雜全無機鈣鈦礦二維 納米片在橙光LED、白光LED或柔性發光薄膜中的應用。