[發(fā)明專利]零維寬帶綠光發(fā)射的無鉛鈣鈦礦材料及其制備方法和應用

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• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114854396A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 雷曉武;岳呈陽;李東陽
• 申請（專利權(quán)）人: 濟寧學院
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/62;G01N21/64
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 王潤雨

本發(fā)明公開了一種零維寬帶綠光發(fā)射的無鉛鈣鈦礦材料及其制備方法和應用，屬于熒光檢測技術(shù)領(lǐng)域。其分子式為：[MP]₂InCl₇·6H₂O(MP＝二?甲基哌嗪)，晶系空間群為C2/c，晶胞參數(shù)為α＝γ＝90°，β＝99.032(3)，Z＝4，晶胞體積為其制備方法，包括以下步驟：1)將三氯化銦和二甲基哌嗪溶解于鹽酸和乙醇混合液中，充分混合；將混合液裝入反應容器，密封；2)將密封好的反應容器放入電熱鼓風干燥箱中，進行水熱反應，反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，靜置，用乙醇洗滌，干燥后得到目標產(chǎn)物[MP]₂InCl₇·6H₂O(MP＝二?甲基哌嗪)。本發(fā)明顯示出的寬帶綠光發(fā)射，具有近乎統(tǒng)一的光致發(fā)光量子產(chǎn)率，對甲醇具有絕對選擇性的高度排他性檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熒光檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種零維寬帶綠光發(fā)射的無鉛鈣 鈦礦材料及其制備方法和應用。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機化合物(VOC)對人體健康和全球環(huán)境均具有嚴重危害，已被確認 為室內(nèi)、工業(yè)和實驗室的主要污染物。甲醇作為最簡單的脂肪醇，是一種典型的化 工原料，在化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、生物等領(lǐng)域常被用作常用溶劑和性價比高的原料。 甲醇雖然用途廣泛，但對人體有劇毒，過量吸入，攝入或皮膚吸收甲醇會對呼吸系 統(tǒng)、眼睛和神經(jīng)組織造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，甚至導致失明和死亡。特別是，甲醇在 分子大小或外觀和氣味上都與乙醇非常相似。隨著人們對甲醇對人體健康的負面影 響的認識不斷提高，人們付出了巨大的努力來開發(fā)分析技術(shù)，以高靈敏度和選擇性 地定量監(jiān)測痕量甲醇，以用于醫(yī)療保健和環(huán)境保護。

在過去的幾十年中，人們探索了多種分析方法來檢測甲醇，如氣液色譜法、比 色法、離子色譜法、循環(huán)伏安法和核磁共振技術(shù)等。這些傳統(tǒng)的分析技術(shù)雖然具有 很高的準確性和可靠性，但在實際應用中存在便攜性差、成本高、操作復雜、耗時、 吞吐量低、耗時長、不方便等缺點，限制了其廣泛的實際應用前景。迄今為止，已 經(jīng)開發(fā)了多種傳感機制來監(jiān)測甲醇，這些機制利用智能的外部刺激響應機械、電容、 電化學、電阻、壓阻或?qū)状嫉闹亓刻匦?；在這些典型的傳感器技術(shù)中，熒光傳感 器或探針作為最有前途的檢測方法被廣泛應用，具有工作溫度低、超高靈敏度、超 快響應和視覺識別等多種顯著優(yōu)勢，在環(huán)境、生物和工業(yè)領(lǐng)域具有巨大的潛在應用 前景。無機熒光粉、有機分子、共軛聚合物、量子點等大量發(fā)光材料被探索為熒光 傳感器或探針。在所有典型的熒光材料中，APbX₃(A＝Cs⁺)的金屬鹵化物鈣鈦礦 量子點(PQDs),CH₃NH₃⁺)已成為最典型的光電材料之一，具有高缺陷容限、大吸收 系數(shù)、長擴散長度、高載流子遷移率、可調(diào)節(jié)帶隙和發(fā)射波長覆蓋整個可見光譜、 窄發(fā)射線寬和高量子產(chǎn)率(～100％)等優(yōu)點。在室溫下。這些獨特的優(yōu)點使鈣鈦礦成 為新一代光電材料，具有廣泛的潛在應用，包括固態(tài)顯示器和發(fā)光二極管。盡管具 有出色的光致發(fā)光(PL)性能，但鈣鈦礦的熒光容易受到許多外部擾動(如極性溶劑、 水、氣體、光、氧和熱)的環(huán)境影響，由于其強光強，結(jié)構(gòu)和光學穩(wěn)定性較低。離 子帶的性質(zhì)和最終的低形成能，這嚴重阻礙了它們的進一步商業(yè)應用。幸運的是， 有時在受控條件下去除外部刺激后，鈣鈦礦的猝滅發(fā)光活性有時可以逆轉(zhuǎn)。因此， 從另一個角度來看，這種結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的可逆變化揭示了鈣鈦礦對這些外部擾動敏感， 這為將這一缺點轉(zhuǎn)化為高靈敏度傳感器的優(yōu)勢提供了機會?；谶@些可控的優(yōu)點， 發(fā)光鈣鈦礦材料被認為是作為下一代傳感器的新型光學活性材料，鈣鈦礦已被用作 熒光傳感器來檢測溫度、濕度、氧氣、水、氨、小分子氣體、重金屬離子和各種 VOC。盡管取得了這些重大成就，但3D鈣鈦礦納米晶體的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性和Pb²⁺的毒性極大地限制了熒光傳感器的使用壽命和應用前景。此外，3D鈣鈦礦納米晶 體由于嚴重的不穩(wěn)定性，很難在濕化學環(huán)境中利用，也沒有檢測甲醇的報道?？紤] 到甲醇的致命毒性和PQD的不穩(wěn)定性，探索更理想的鈣鈦礦傳感器材料以超高的 選擇性、靈敏度、可重復性和穩(wěn)定性從其他同系醇中檢測甲醇是極具挑戰(zhàn)性和緊迫 性。

發(fā)明內(nèi)容