[发明专利]稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料及其制备方法。该发光材料的化学组成式为A₂BC_1‑x‑yX₆:xYb³⁺,yEr³⁺，其中，A:B:C:X＝2:1:1:6；A为Cs、Rb中的至少一种；B为Ag、Na中的至少一种；C为In、Bi、Ga、Sb中的至少一种；X为Cl、Br中的至少一种；0＜x＜50mol％；0＜y＜30mol％。本发明的发光材料在980nm激光器激发下，主要发射位于550nm的绿光。

技术领域

本发明涉及稀土发光材料技术、材料化学领域，特别涉及一种稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料及其制备方法。

背景技术

上转换发光是指材料吸收2个或2个以上的低能光子而辐射出高能光子的非线性发光现象，其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量，它在传感器、激光器、光波导放大器、生物活体成像分析、临床诊断分析等领域发挥着重要作用。稀土上转换发光属于f-f宇称禁阻跃迁发光，受外层5s和5p轨道的屏蔽作用，其轨道能级受配体影响很小，因此上转换发光材料具有发射峰窄、转换效率高、发光寿命长等优点，引起了国内外广泛关注。

近年来，人们对稀土上转换发光材料的性能要求越来越高，在寻求高品质的发光基质等方面进行了大量的探索和深入的研究。目前，硅酸盐、硼酸盐、钛酸盐、硫化物以及氧化物体系已经成为集中研究的基质材料，但对于全无机无铅双卤钙钛矿为基质的稀土上转换发光材料研究目前还没有报道。因此，开发具有稳定性强，发光强度高的稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料具有重要的应用前景和科学意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料，该发光材料在980nm激光器激发下，主要发射位于550nm的绿光，为相关应用领域提供一个更好的发光材料选择。

本发明所提供的发光材料的晶体结构为双钙钛矿型结构，化学组成式为A₂BC_1-x-yX₆:xYb³⁺,yEr³⁺，其中，A:B:C:X＝2:1:1:6；A为Cs、Rb中的至少一种；B为Ag、Na中的至少一种；C为In、Bi、Ga、Sb中的至少一种；X为Cl、Br中的至少一种；0＜x＜50mol％；0＜y＜30mol％。

在一个实施方式中，所述发光材料的主要发射峰位于550nm。

本发明的另一个目的是提供一种用于制备稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料的方法。所述方法包括以下步骤：

按化学组成式A₂BC_1-x-yX₆:xYb³⁺,yEr³⁺的化学计量比分别称量含A化合物、含B化合物、含C化合物、含Yb化合物和含Er化合物作为原料；

向水热反应釜中添加所述原料，然后添加5-20ml质量百分浓度为36-38％的酸，在140-220℃水热反应10-72小时，然后冷却并清洗水热反应釜中的固体物；

干燥并研磨所述固体，获得所述稀土掺杂全无机无铅双卤钙钛矿上转换发光材料；其中，A:B:C:X＝2:1:1:6；A为Cs、Rb中的至少一种；B为Ag、Na中的至少一种；C为In、Bi、Ga、Sb中的至少一种；X为Cl、Br中的至少一种；0＜x＜50mol％；0＜y＜30mol％。

在一个实施方式中，含A的化合物为含A的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物；含B的化合物为含B的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物；含C的化合物为含C的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物；含Yb的化合物为含Yb的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物；含Er的化合物为含Er的氧化物、碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或卤化物。