一种高性能掺杂Cs2NaInCl6双钙钛矿的制备方法

本发明属于发光材料，具体涉及一种高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿的制备方法。

背景技术：

1、近红外光谱学(nir)是一种基于光、电、机械一体化技术的快速检测手段，可以在无需样品处理、不接触或非接触物料的情况下，实现对物质组分的精确测定，热效应小、穿透深度大；所使用的光的波长范围通常为700～2500nm，可以穿透样品并对样品进行反射或散射。不同成分的组织结构、化学键和吸收会导致不同程度的光强度变化，基于这个原理，nir在生物医学成像、食品安全检测、夜视、防伪加密以及光谱分析技术等诸多领域具有不可替代的作用，如在食品质量安全监测中，可以用于检测食品中的蛋白质、脂肪含量、水分等指标，也可以用于农业、制药、环境、化学等行业的分析和检验。

2、稀土离子掺杂能够有效拓宽无机材料的发射光谱范围，近年来，各种稀土离子已经被成功掺入铅卤化物钙钛矿量子点，并展示出优异的光电性能，镧系金属阳离子也被认为是nir发射的理想激活剂。其中双钙钛矿材料有较高的光学吸收系数和良好的光电转化效率，镧系离子掺杂可以优化其能带结构、缩小晶体尺寸并增强光致发光效果。然而，镧系离子掺杂无铅双钙钛矿依然存在发光效率较低的问题，这给获得nir高效发射提出了挑战，与实际器件应用要求相去甚远。因此，需要一种可以实现高效率和强稳定性双钙钛矿荧光粉近红外发射的材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿的制备方法，使用锑离子和镧系金属离子对双钙钛矿进行掺杂，所得cs2naincl6双钙钛矿具有优异的光学性能和稳定性，可见光和近红外区的发光强度和发光效率也均有提升，使用性能大大提高。

2、本发明技术方案中高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)在氯化钠和氯化铟的混合溶液中加入锑离子溶液和镧系金属离子溶液，混合均匀得到混合溶液二；

4、(2)向混合溶液二中加入离子液体，剧烈搅拌下缓慢加入铯离子溶液，搅拌反应后离心，对所得沉淀物进行清洗、干燥、研磨。

5、cs2naincl6双钙钛矿基质具有较低的声子能量、优异的稳定性、无毒，且可以提供八面体配位环境，有利于镧系金属离子的掺杂；同时具有高吸收系数的锑离子可以传能给镧系金属离子，进一步促进锑离子(sb3+)和镧系金属离子的掺杂，sb3+掺杂后光谱发蓝光，通过改变电子能带结构来打破奇偶禁止的限制，实现非辐射重组，从而增强双钙钛矿的光学性能，镧系金属离子掺杂后，部分stes有效地将其能量转移到镧系金属离子上，产生近红外发光；可以根据要得到的发光颜色，调节sb3+和镧系金属离子的掺杂比例。离子液体中的阳离子则可以和氯离子协同作用，有效控制双钙钛矿的结晶速度，赋予双钙钛矿优异的光学性能和稳定性。

6、进一步地，步骤(1)氯化钠(nacl)和氯化铟(incl3)的混合溶液中氯化钠和氯化铟的摩尔浓度均为0.1～0.5mmol/ml。

7、进一步地，步骤(1)中锑离子溶液的摩尔浓度为0.1～0.3mmol/ml；和/或镧系金属离子溶液的摩尔浓度为0.8～1.5mmol/ml。

8、作为优选，锑离子溶液和镧系金属离子溶液是将氯化锑或镧系金属盐溶于溶剂中在80～120℃搅拌溶解得到。

9、进一步地，步骤(1)中锑离子溶液的体积为氯化钠和氯化铟的混合溶液的体积的1.0～10.0％。

10、进一步地，步骤(1)中镧系金属离子溶液的体积为氯化钠和氯化铟的混合溶液的体积的2.0～15.0％。

11、进一步地，步骤(2)中离子液体为咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、吡咯类离子液体、哌啶类离子液体中的一种或多种。

12、进一步地，步骤(2)中离子液体的体积为混合溶液二的体积的5.0～20.0％；离子液体添加的过少，则调控作用不明显，效率较低，添加量过多又会在晶格中引入新的杂质，导致发光效率降低。

13、进一步地，步骤(2)中铯离子溶液的摩尔浓度为0.2～0.6mmol/ml。

14、进一步地，步骤(2)中铯离子溶液的体积为混合溶液二体积的0.8～1.5倍。

15、进一步地，步骤(2)中搅拌反应的转速为，时间为1～5h。

16、进一步地，步骤(2)中干燥温度为60～100℃，时间为2～5h。

17、作为优选，步骤(2)中搅拌反应后离心在3000～6000rpm离心5～10min，乙醇清洗后再次离心。

18、进一步地，步骤(2)中使用质量浓度大于99.7％的乙醇对所得沉淀物进行清洗；乙醇浓度过低时含有的水分将会促进样品分解，降低产物的纯度。

19、作为优选，上述制备方法中各溶液的溶剂均为质量浓度30～40％的盐酸(hcl溶液)。

20、本发明还提供一种高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿，由上述高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿的制备方法制备得到。

21、本发明还提供上述高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿在近红外领域的应用。

22、进一步地，高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿在近红外领域应用时，将其与光固化胶水混合后制得的发光薄膜，覆盖在uv-led芯片上制成nir-led小灯。

23、进一步地，高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿和光固化胶水的质量比为1：16～20。

24、相比现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：

25、(1)使用锑离子和镧系金属离子对双钙钛矿进行掺杂，所得高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿具有优异的光学性能和稳定性，可见光和近红外区的发光强度和发光效率也均有提升；

26、(2)cs2naincl6双钙钛矿可以提供八面体配位环境，有利于镧系金属离子的掺杂；同时具有高吸收系数的锑离子可以传能给镧系金属离子，进一步促进锑离子和镧系金属离子的掺杂；

27、(3)离子液体中的咪唑阳离子可以和溶液中的氯离子协同作用，有效控制双钙钛矿的结晶速度，同时赋予双钙钛矿优异的光学性能和稳定性；

28、(4)本发明制备的cs2naincl6双钙钛矿荧光粉和商用310nm芯片构建nir-led，高效的宽覆盖近红外发射，可用于生物医学成像、防伪、水果无损监测和夜视成像等方面；

29、(5)本发明高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿的制备方法，过程简单，稳定性好，可实现批量化生产。

技术特征：

1.一种高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)氯化钠和氯化铟的混合溶液中氯化钠和氯化铟的摩尔浓度均为0.1～0.5mmol/ml。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中锑离子溶液的摩尔浓度为0.1～0.3mmol/ml；和/或镧系金属离子溶液的摩尔浓度为0.8～1.5mmol/ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中锑离子溶液的体积为氯化钠和氯化铟的混合溶液的体积的1.0～10.0％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中镧系金属离子溶液的体积为氯化钠和氯化铟的混合溶液的体积的2.0～15.0％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中离子液体为咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、吡咯类离子液体、哌啶类离子液体中的一种或多种。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中离子液体的体积为混合溶液二的体积的5.0～20.0％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中铯离子溶液的摩尔浓度为0.2～0.6mmol/ml。

9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中铯离子溶液的体积为混合溶液二体积的0.8～1.5倍。

10.一种高性能掺杂cs2naincl6双钙钛矿，其特征在于，由权利要求1所述的制备方法制备得到。

技术总结本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种高性能掺杂Cs<subgt;2</subgt;NaInCl<subgt;6</subgt;双钙钛矿的制备方法。所述高性能掺杂Cs<subgt;2</subgt;NaInCl<subgt;6</subgt;双钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：(1)在氯化钠和氯化铟的混合溶液中加入锑离子溶液和镧系金属离子溶液，混合均匀得到混合溶液二；(2)向混合溶液二中加入离子液体，剧烈搅拌下缓慢加入铯离子溶液，搅拌反应后离心，对所得沉淀物进行清洗、干燥、研磨。使用锑离子和镧系金属离子对双钙钛矿进行掺杂，所得高性能掺杂Cs<subgt;2</subgt;NaInCl<subgt;6</subgt;双钙钛矿具有优异的光学性能和稳定性，可见光和近红外区的发光强度和发光效率也均有提升。技术研发人员：郑金桔,蒋家亮,付慧,杨为佑受保护的技术使用者：宁波工程学院技术研发日：技术公布日：2024/11/18