[发明专利]一种新型长余辉钙钛矿晶体的低温溶液法合成工艺

说明书

本发明公开了一种新型长余辉钙钛矿晶体的低温溶液法合成工艺，包括以下步骤：1)将氯化铯、氯化银、氯化铟、氯化锰、乙二胺四乙酸二钠与浓盐酸投入聚四氟乙烯内胆中，然后将所述聚四氟乙烯内胆密封在不锈钢高压釜中；2)将不锈钢高压釜放入马弗炉内，1h内加热到180℃，并保持12h，在24～106h内将所述马弗炉缓慢冷却至80℃，最后自然冷却至室温；3)打开反应釜，将上层液体丢弃，将底部晶体放置于吸水纸上，并用异丙醇冲洗单晶3～5次，然后用滤纸吸附掉表面的异丙醇，得到钙钛矿长余辉晶体；本发明避免了长久以来长余辉材料面临的高温煅烧工艺，并实现了单晶材料的长余辉性能，对长余辉材料在夜光宝石等领域的应用提供了可能性。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，具体为一种新型长余辉钙钛矿晶体的低温溶液法合成工艺。

背景技术

长余辉材料是一种蓄光型发光材料，在激发源移除后仍然可以持续发光数小时，甚至几周时间。长余辉的发光机理主要涉及到材料中两种活化中心的相互作用，包括发光中心与陷阱中心。陷阱中心可以在激发光源的激励下存储光能，并在激发停止后在热扰动的作用下将能量传递给发光中心，从而产生持续的发光。陷阱中心的深度决定了余辉时间的长度，其密度则决定了余辉的亮度。因此，陷阱中心的可控设计是长余辉材料可控制备的关键。

传统的长余辉材料多为氧化物或硫氧化物，而陷阱中心多为氧空位或者某种变价的金属离子，其形成能较高。为了获得这种陷阱，通常需要在还原气氛下长时间高温煅烧。比如，典型的绿色长余辉材料SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺需要在氢气氛围下1400℃煅烧15个小时，安全性和工业能耗都增加了材料合成成本。尽管近年来开发的硅酸盐基质(如CdSiO₃)需要较低的煅烧温度(900℃)，镉的毒性却是不可忽视的缺陷。另外，高温煅烧过程会引入不可避免的烧结聚集，使纳米材料等前驱体失去形貌，阻碍了长余辉材料在生物细胞中的应用。因此，开发无毒的长余辉材料体系以及其低温合成工艺是面临的重大挑战。

发明内容

本发明提供一种新型长余辉钙钛矿晶体的低温溶液法合成工艺。

本发明的方案是：

一种新型长余辉钙钛矿晶体的低温溶液法合成工艺，包括以下步骤：

1)按化学计量比将氯化铯、氯化银、氯化铟、氯化锰、乙二胺四乙酸二钠与浓盐酸投入聚四氟乙烯内胆中，然后将所述聚四氟乙烯内胆密封在不锈钢高压釜中；

2)将不锈钢高压釜放入马弗炉内，1h内加热到180℃，并保持12h，在24～106h内将所述马弗炉缓慢冷却至80℃，最后自然冷却至室温；

3)打开反应釜，将上层液体丢弃，将底部晶体放置于吸水纸上，并用异丙醇冲洗单晶3～5次，然后用滤纸吸附掉表面的异丙醇，得到钙钛矿长余辉晶体。

作为优选的技术方案，所述步骤1)浓盐酸为36～38％浓度的盐酸。

作为优选的技术方案，所述步骤1)中按化学剂量比Cs₂Na_XAg_1-XInCl₆:Y Mn将氯化铯、氯化银、氯化铟、氯化锰、乙二胺四乙酸二钠与浓盐酸投入聚四氟乙烯内胆中，其中0.05≤X≤0.3，0.05≤Y≤0.3。

作为优选的技术方案，所述X为0.2，所述Y为0.2，所述浓盐酸为12mL。

作为优选的技术方案，所述氯化锰中含的锰元素与所述乙二胺四乙酸二钠中含的钠元素的投料比不同，能够得到余辉衰减时间不同的钙钛矿长余辉晶体。

作为优选的技术方案，所述氯化锰中含的锰元素与所述乙二胺四乙酸二钠中含的钠元素的投料比为6：1～36。