[发明专利]一种钙钛矿镧系复合纳米材料及其制备方法和在宽波段光电探测器中的应用

权利要求书

1.一种钙钛矿镧系复合纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）内核的制备：将稀土醋酸盐混合物加入油酸和十八烯中，在150℃下反应30min，冷却至室温后，再加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，升温至50℃继续反应30 min，然后继续加热至100℃，对溶液进行脱气处理10min，除去多余的甲醇；最后在N₂保护下进一步升温到290℃反应90 min后，搅拌冷却至室温，用乙醇和环己烷洗涤离心后，得到内核纳米产物，分散在环己烷溶液中备用；

（2）核壳结构的纳米粒子的制备： 将Y(CH₃COO)₃加入到油酸和十八烯中，加热至150℃反应30min后冷却至室温得到混合液；将步骤（1）制备的内核纳米产物迅速加入到混合液中，加热至80℃反应30 min，除去环己烷；再加入NaOH和NH₄F的甲醇溶液，升温至50℃继续反应30 min，然后继续加热至100℃，对溶液进行脱气处理10min，除去多余的甲醇；最后在N₂保护下进一步升温到290℃反应90 min后，搅拌冷却至室温，用乙醇和环己烷洗涤离心后，得到核壳结构的纳米粒子UCNPs，分散在环己烷溶液中备用；

（3）UCNPs@mSiO₂纳米复合材料的制备：取步骤（2）分散在环己烷中的UCNPs溶液，加入CTAB和水，在40℃油浴锅中剧烈搅拌直至溶液澄清去除环己烷，形成UCNP-CTAB溶液，再向UCNP-CTAB溶液加入到水、乙醇和NaOH溶液中，搅拌加热至70℃，然后加入TEOS反应10 min，合成的溶液用乙醇洗三次，通过离子交换方法去除CTAB后真空干燥得到UCNPs@mSiO₂纳米复合材料；

（4）MAX真空60℃过夜，将MAX与PbX₂混合在DMF中，而后加热至80℃，再将其滴加到步骤（3）制得的UCNPs@mSiO₂纳米复合材料中，充分浸润，剧烈搅拌30 min，最后置于95 ℃干燥30 min得到钙钛矿镧系复合纳米材料，其中X为Cl、Br和I中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿镧系复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的稀土醋酸盐混合物摩尔总量为0.1~1mmol，由Y(CH₃CO₂)₃、Yb(CH₃CO₂)₃、Tm (CH₃CO₂)₃按摩尔比69：30：1混合而成。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿镧系复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述氢氧化钠和氟化铵的比例为1：1~2，油酸和十八烯的比例为1：1~10，所述NaOH和NH₄F的甲醇溶液体积与稀土醋酸盐混合物、油酸和十八烯体积之和比为1~10：1。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿镧系复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述氢氧化钠和氟化铵的比例为1：1~2，油酸和十八烯的比例为1：1~10，所述NaOH和NH₄F的甲醇溶液体积与Y(CH₃COO)₃、油酸和十八烯体积之和比为1~10：1，Y(CH₃COO)₃的用量为0.1~1mmol。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的制备方法制得的钙钛矿镧系复合纳米材料，其特征在于：所述钙钛矿镧系复合纳米材料为UCNPs@mSiO₂@MAPbX₃，其中X为Cl、Br和I中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿镧系复合纳米材料，其特征在于：整个复合纳米材料颗粒的直径范围为106nm-122nm；其中UCNPs核心尺寸为27±2nm，晶格间距为3.2nm±0.02 Å，二氧化硅厚度为30±2 nm。