本發(fā)明屬于發(fā)光材料，具體涉及一種高效近紅外發(fā)光的零維錫基鈣鈦礦材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、發(fā)射在近紅外區(qū)域的材料是研究和工業(yè)的前沿，主要是由于它們在國家安全、無損生物成像、長波通信和用于醫(yī)療保健的光熱轉(zhuǎn)換中的廣泛應(yīng)用。作為發(fā)光材料家族中的重要一員，金屬鹵化物鈣鈦礦材料已經(jīng)被證明可以在紫外、可見光及近紅外光區(qū)域發(fā)光。當前，近紅外發(fā)光金屬鹵化物鈣鈦礦材料由于其低溫可溶液加工合成、豐富的晶體學(xué)/電子結(jié)構(gòu)和獨特的光電特性，在各種光電應(yīng)用中引起了極大的關(guān)注。然而，它們在發(fā)光設(shè)計、性能改進和應(yīng)用方面仍存在一些挑戰(zhàn)，例如光致發(fā)光量子產(chǎn)率低和熱穩(wěn)定性差，從而阻礙了它們的實際應(yīng)用。

2、近年來，鉛基鹵化物鈣鈦礦材料受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，但由于鉛的毒性問題極大的阻礙了其實際商業(yè)應(yīng)用，因此探索與鉛鹵鈣鈦礦光電性質(zhì)相當，但毒性較低的金屬鹵化物鈣鈦礦材料是勢在必行的趨勢。在眾多無鉛替代物中，同族的具有相似殼層電子結(jié)構(gòu)的錫是一種理想的替代元素。錫基鈣鈦礦具有和鉛鈣鈦礦相媲美的半導(dǎo)體性質(zhì)，包括高吸光系數(shù)、高載流子遷移率和理想的帶隙，是環(huán)境友好型鈣鈦礦太陽能電池的理想材料，從而作為非鉛鹵化物鈣鈦礦材料得到了廣泛的研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

2、一種零維錫基鈣鈦礦材料，其化學(xué)式為(c8nh18)2snx4，其中，x選自clxbr1-x或br，x選自0-1且不為0。

3、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，化學(xué)式中，x例如為0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9。

4、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述零維錫基鈣鈦礦材料具有良好的結(jié)晶性，其屬于單斜晶系。

5、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述零維錫基鈣鈦礦材料的發(fā)光強度高。

6、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述零維錫基鈣鈦礦材料的形貌均一，平均尺寸約為1-1000μm，例如為10μm、1000μm。

7、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述零維鈣鈦礦單晶材料呈現(xiàn)單指數(shù)衰減，熒光壽命為1-10μs，例如為3μs、5μs。

8、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述零維錫基鈣鈦礦材料的化學(xué)式為(c8nh18)2sn(clxbr1-x)4，x＝0.5，平均尺寸為10μm；在350nm紫外光激發(fā)下，(c8nh18)2sn(clxbr1-x)4零維鈣鈦礦單晶材料呈現(xiàn)近紅外光(830nm)發(fā)射。

9、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，(c8nh18)2sn(clxbr1-x)4零維鈣鈦礦單晶材料的熒光壽命為4.6μs。

10、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述零維錫基鈣鈦礦材料的化學(xué)式為(c8nh18)2snbr4，平均尺寸為1000μm；在360nm紫外光激發(fā)下，(c8nh18)2snbr4零維鈣鈦礦單晶材料呈現(xiàn)近紅外光(840nm)發(fā)射。

11、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，(c8nh18)2snbr4零維鈣鈦礦單晶材料的熒光壽命為3.6μs。

12、本發(fā)明還提供上述零維錫基鈣鈦礦材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

13、1)將鹵化錫、溴化-n-丙基甲基吡咯烷、有機溶劑混合，得到混合溶液反應(yīng)液；

14、2)將反應(yīng)溶劑加入反應(yīng)液中，靜置反應(yīng)后得到所述零維鈣鈦礦單晶材料。

15、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述鹵化錫和溴化-n-丙基甲基吡咯烷的摩爾比為(0-4):(0-8)且摩爾比不為0，優(yōu)選為(0.5-3):(2-5)，示例性為1:2、2:4。

16、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，步驟1)中，所述鹵化錫和有機溶劑的摩爾體積比為0.1-2mol:1-10ml，例如為1mol:5ml。

17、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述有機溶劑選自二甲基亞砜、n，n-二甲基甲酰胺、γ-丁內(nèi)酯、n，n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一種、兩種或更多種，優(yōu)選為n，n-二甲基甲酰胺。

18、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述反應(yīng)溶劑選自丙酮、氯仿、乙腈、甲苯中的一種、兩種或更多種，優(yōu)選為丙酮。

19、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述有機溶劑和反應(yīng)溶劑的體積比為(1-10)：(1-10)，優(yōu)選為(2-10)：(2-10)，示例性為5:5。

20、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟1)中，所述混合是在惰性氣氛和攪拌條件下進行。

21、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述惰性氣氛例如為氮氣氣氛。

22、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述攪拌可選用本領(lǐng)域已知的攪拌條件，本發(fā)明不做具體限定，只要能得到所述混合溶液即可。

23、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟1)中，所述混合在溫度為50-150℃的條件下進行，優(yōu)選為50-100℃，示例性為50℃、70℃、90℃。

24、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟1)中，所述混合的時間不做具體限定，只要能得到混合溶液即可。

25、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟1)中，所述混合的時間為0.5-1.5小時，優(yōu)選為0.8-1.2小時，示例性為1小時。

26、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟1)中，混合溶液還可以進行過濾。優(yōu)選地，所述過濾可選用本領(lǐng)域已知的方法，本發(fā)明不做具體限定。

27、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟2)中，所述靜置反應(yīng)的條件包括：溫度為20℃-40℃，示例性為25℃或30℃；靜置反應(yīng)1-48h，例如為24h。

28、根據(jù)本發(fā)明的實施方案，所述步驟2)中，靜置反應(yīng)后還包括對靜置反應(yīng)后的反應(yīng)液進行后處理，例如進行過濾；過濾后得到零維鈣鈦礦單晶材料，可進一步進行洗滌。

29、本發(fā)明還提供通過上述制備方法制備得到的零維鈣鈦礦單晶材料，所述零維鈣鈦礦單晶材料具有如上文所述的含義。

30、本發(fā)明還提供上述零維鈣鈦礦單晶材料在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，例如在發(fā)光顯示、光電子器件等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、1、本發(fā)明提供了一種綠色環(huán)保、高性能的鹵化物鈣鈦礦材料，其合成方法簡便，反應(yīng)條件易控制，具有較高的可重復(fù)性。

33、2、本發(fā)明有效解決了已知含鉛鈣鈦礦材料的毒性及近紅外鈣鈦礦材料發(fā)光效率低的問題，有望實現(xiàn)在鈣鈦礦材料在人類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中的應(yīng)用，其在發(fā)光顯示、光電子器件等領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

技術(shù)特征：

1.一種零維錫基鈣鈦礦材料，其特征在于，所述零維錫基鈣鈦礦材料的化學(xué)式為(c8nh18)2snx4，其中，x選自clxbr1-x或br，x選自0-1且不為0。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零維錫基鈣鈦礦材料，其特征在于，所述零維錫基鈣鈦礦材料具有良好的結(jié)晶性，其屬于單斜晶系。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的零維錫基鈣鈦礦材料，其特征在于，所述零維錫基鈣鈦礦材料的化學(xué)式為(c8nh18)2sn(clxbr1-x)4，x＝0.5，平均尺寸為10μm；在350nm紫外光激發(fā)下，(c8nh18)2sn(clxbr1-x)4零維鈣鈦礦單晶材料呈現(xiàn)近紅外光發(fā)射。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的零維錫基鈣鈦礦材料，其特征在于，所述零維錫基鈣鈦礦材料的化學(xué)式為(c8nh18)2snbr4，平均尺寸為1000μm；在360nm紫外光激發(fā)下，(c8nh18)2snbr4零維鈣鈦礦單晶材料呈現(xiàn)近紅外光發(fā)射。

5.權(quán)利要求1-4任一項所述的零維錫基鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述鹵化錫和溴化-n-丙基甲基吡咯烷的摩爾比為(0-4):(0-8)且摩爾比不為0。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑選自二甲基亞砜、n，n-二甲基甲酰胺、γ-丁內(nèi)酯、n，n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一種、兩種或更多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑和反應(yīng)溶劑的體積比為(1-10)：(1-10)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，所述混合的時間為0.5-1.5小時。

10.權(quán)利要求1-4任一項所述的零維鈣鈦礦單晶材料在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高效近紅外發(fā)光的零維錫基鈣鈦礦材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的零維錫基鈣鈦礦材料的化學(xué)式為(C<subgt;8</subgt;NH<subgt;18</subgt;)<subgt;2</subgt;SnX<subgt;4</subgt;，其中，X選自Cl<subgt;x</subgt;Br<subgt;1?x</subgt;或Br，x選自0?1且不為0。本發(fā)明有效解決了已知含鉛鈣鈦礦材料的毒性及近紅外鈣鈦礦材料發(fā)光效率低的問題，有望實現(xiàn)在鈣鈦礦材料在人類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中的應(yīng)用，其在發(fā)光顯示、光電子器件等領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：陳雅蒙,魏游超,劉永升,洪茂椿
受保護的技術(shù)使用者：閩都創(chuàng)新實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6