[發明專利]一種鈣鈦礦鑭系復合納米材料及其制備方法和在寬波段光電探測器中的應用

有效

• 申請號: 202011483454.0
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112484851B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 楊黃浩;謝莉莉;洪中柱;陳秋水
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01T1/24;H01L51/42
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

1.一種鈣鈦礦鑭系復合納米材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）內核的制備：將稀土醋酸鹽混合物加入油酸和十八烯中，在150℃下反應30min，冷卻至室溫后，再加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，升溫至50℃繼續反應30 min，然后繼續加熱至100℃，對溶液進行脫氣處理10min，除去多余的甲醇；最后在N₂保護下進一步升溫到290℃反應90 min后，攪拌冷卻至室溫，用乙醇和環己烷洗滌離心后，得到內核納米產物，分散在環己烷溶液中備用；

（2）核殼結構的納米粒子的制備： 將Y(CH₃COO)₃加入到油酸和十八烯中，加熱至150℃反應30min后冷卻至室溫得到混合液；將步驟（1）制備的內核納米產物迅速加入到混合液中，加熱至80℃反應30 min，除去環己烷；再加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，升溫至50℃繼續反應30 min，然后繼續加熱至100℃，對溶液進行脫氣處理10min，除去多余的甲醇；最后在N₂保護下進一步升溫到290℃反應90 min后，攪拌冷卻至室溫，用乙醇和環己烷洗滌離心后，得到核殼結構的納米粒子UCNPs，分散在環己烷溶液中備用；

（3）UCNPs@mSiO₂納米復合材料的制備：取步驟（2）分散在環己烷中的UCNPs溶液，加入CTAB和水，在40℃油浴鍋中劇烈攪拌直至溶液澄清去除環己烷，形成UCNP-CTAB溶液，再向UCNP-CTAB溶液加入到水、乙醇和NaOH溶液中，攪拌加熱至70℃，然后加入TEOS反應10 min，合成的溶液用乙醇洗三次，通過離子交換方法去除CTAB后真空干燥得到UCNPs@mSiO₂納米復合材料；

（4）MAX真空60℃過夜，將MAX與PbX₂混合在DMF中，而后加熱至80℃，再將其滴加到步驟（3）制得的UCNPs@mSiO₂納米復合材料中，充分浸潤，劇烈攪拌30 min，最后置于95 ℃干燥30 min得到鈣鈦礦鑭系復合納米材料，其中X為Cl、Br和I中的一種或幾種。

2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦鑭系復合納米材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的稀土醋酸鹽混合物摩爾總量為0.1~1mmol，由Y(CH₃CO₂)₃、Yb(CH₃CO₂)₃、Tm (CH₃CO₂)₃按摩爾比69：30：1混合而成。

3.根據權利要求1所述的鈣鈦礦鑭系復合納米材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中所述氫氧化鈉和氟化銨的比例為1：1~2，油酸和十八烯的比例為1：1~10，所述NaOH和NH₄F的甲醇溶液體積與稀土醋酸鹽混合物、油酸和十八烯體積之和比為1~10：1。

4.根據權利要求1所述的鈣鈦礦鑭系復合納米材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述氫氧化鈉和氟化銨的比例為1：1~2，油酸和十八烯的比例為1：1~10，所述NaOH和NH₄F的甲醇溶液體積與Y(CH₃COO)₃、油酸和十八烯體積之和比為1~10：1，Y(CH₃COO)₃的用量為0.1~1mmol。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的制備方法制得的鈣鈦礦鑭系復合納米材料，其特征在于：所述鈣鈦礦鑭系復合納米材料為UCNPs@mSiO₂@MAPbX₃，其中X為Cl、Br和I中的一種或幾種。

6.根據權利要求5所述的鈣鈦礦鑭系復合納米材料，其特征在于：整個復合納米材料顆粒的直徑范圍為106nm-122nm；其中UCNPs核心尺寸為27±2nm，晶格間距為3.2nm±0.02 ?，二氧化硅厚度為30±2 nm。