[发明专利]一种新型高效白光发射的二维钙钛矿材料的设计合成

说明书

本发明属于新型钙钛矿发光材料领域，通过湿化学设计合成了三类含不同卤素原子取代的钙钛矿晶体：(F‑PMA)₂PbBr₄、(Cl‑PMA)₂PbBr₄、(Br‑PMA)₂PbBr₄，所制得的钙钛矿材料显示出高效的光致量子发光效率，CIE色坐标接近标准白光(0.33,0.33)。注：P代表苯环，MA代表甲胺基。

技术领域 本发明属于新型钙钛矿发光材料领域，涉及一种二维白光发射的钙钛矿材料的设计合成。

背景技术 近年来，低维有机-无机杂化钙钛矿材料显示出优异的光学性能。钙钛矿材料的宽谱白光发射来源于钙钛矿中的自限域激子(STEs)发光。目前钙钛矿中STEs形成机理尚不清楚，因此，设计合成新型低维白光发射的钙钛矿材料主要依赖于筛选钙钛矿晶体结构中的插层分子，该筛选过程复杂而繁重。因此，精准的设计合成白光发射的钙钛矿材料对该领域的科技工作者是一项巨大挑战。本发明通过分子调控手段设计合成了一种全新的二维白光发射的钙钛矿材料，即在钙钛矿晶体的有机物分子中引入卤素原子取代。由于卤素原子具有强的电负性，吸电子能力强，能够吸引有机分子中-NH₃⁺的电子，从而导致-NH₃⁺上积聚更多的正电荷，这对于STEs的形成起到了非常重要的作用。本发明设计合成的钙钛矿材料光致发光量子效率高达32％，显色指数接近90，发光效果按国际照明委员会(CIE)坐标接近标准白光(0.33,0.33)，为设计新型高效白光发射的钙钛矿材料的研究工作提供了新颖的设计思路和广阔的应用前景，本发明在现有技术中未见公开报导。

发明内容 本发明通过湿化学设计合成了三类含不同卤素原子取代的钙钛矿晶体： (F-PMA)₂PbBr₄、(Cl-PMA)₂PbBr₄、(Br-PMA)₂PbBr₄，所制得的钙钛矿材料显示出高效的光致量子发光效率，CIE色坐标接近标准白光(0.33,0.33)。

注：钙钛矿材料原子结构模型及XRD图谱见说明书附图图1

图释：(a)钙钛矿材料，从左到右：(PMA)₂PBr₄,(2-ClPMA)₂PBr₄,(3-ClPMA)₂PBr₄和(4-ClPMA)₂PBr₄的原子结构模型图。(b)钙钛矿材料(F-PMA)₂PbBr₄,(c)(Cl-PMA)₂PbBr₄和(d) (Br-PMA)₂PbBr₄的XRD图谱。采用(PMA)₂PbBr₄的XRD衍射图谱作为对比。

注：P代表苯环，MA代表甲胺基，2、3、4分别代表卤素原子取代苯环的2号位，3号位和 4号位。

注：钙钛矿材料的光学特性图谱见说明书附图图2