本发明的Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3PMSCs及其制备方法和应用,属于光电材料制备技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤:称取溴化铯和溴化铅后将其溶解于溶剂中得到混合溶液1;将油酸和油胺依次加入混合溶液1中,溶解后得到混合溶液2;将含Mn2+的化合物和含Yb3+的化合物加入到混合溶液2中,溶解后得到前驱体溶液;取前驱体溶液注入反溶剂中,得到Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3PMSCs溶液;再高速离心洗涤纯化。本发明Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3PMSCs,在可见光和近红外光范围内具有优异色纯度高、稳定性强、荧光寿命长和低毒的优点,可应用于近红外发光领域和光电器件中。
1.一种Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3 PMSCs的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按比例称取CsBr和PbBr2后将其溶解于溶剂中,得到混合溶液1;
将油酸和油胺按比例依次加入所述混合溶液1中,溶解后得到混合溶液2;
按比例称取含Mn2+的化合物和含Yb3+的化合物并加入到所述混合溶液2中,溶解后得到前驱体溶液;
取所述前驱体溶液注入反溶剂中,得到Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3 PMSCs溶液;
高速离心洗涤纯化所述Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3 PMSCs溶液得到Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3 PMSCs。
2.根据权利要求1所述的Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3 PMSCs的制备方法,其特征在于,CsBr和PbBr2的物质的量比为(0.7~1.5):1,所述溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺,PbBr2和溶剂的添加量之比为0.40mmol:(5~20)mL。
近年来,钙钛矿纳米材料因具有优异的光电性能在光电应用研究领域备受关注。其中,低维钙钛矿魔幻尺寸团簇(PMSCs,Perovskite Magic-Sized Clusters) 材料具有不连续的电子能级、量子限域效应、类分子态介尺度光致发光颜色可调、良好的光学稳定性和窄带发射色纯度高等优良特性,在生物成像、光催化、传感和高清显示等光电研究领域具有极大的应用前景。但是,PMSCs由于含铅毒性、光谱应用范围限制在可见光范围以及难以实现近红外发光和光致发光荧光量子产率(PLQYs)长期存储较低等不足,严重限制了在光电器件领域的开发和应用。尽管目前关于增强PMSCs的PLQYs和稳定性的策略已被提出,但是仍然面临着稳定性和光谱覆盖应用范围较难兼具的问题。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
本发明的Mn2+和Yb3+双掺杂CsPbBr3PMSCs,通过二价过渡金属和三价镧系稀土离子的双掺杂,基于二价过渡金属离子Mn2+的可见光发光和镧系稀土离子的f→f跃迁能够有效实现PMSCs在近红外波段的高效发光,以及两者协同作用改善PMSCs本征的光学性质和稳定性增强效应;Mn2+掺杂引入~600nm附近的可见光发光中心,协同Yb3+掺杂引入~1000nm附近的近红外发光中心,可广泛应用于近红外发光二极管(LEDs)、成像技术、无损检测、背光源等领域中。
本发明通过B位双掺杂有效降低了PMSCs存在的含铅毒性,其中Mn2+掺杂和Yb
3+镧系稀土离子掺杂分别通过d电子和f电子之间的强相互作用,为 PMSCs本征材料与两者离子之间的能量转移提供了更多的可能,进而促进了两者的发光,拓展了PMSCs在光电器件领域的应用潜力。
技术合作
本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。