[发明专利]利用有机-无机杂化金属锰卤化物实现X射线检测与成像的方法

说明书

本发明公开了利用有机‑无机杂化金属锰卤化物实现X射线检测与成像的方法，该方法的实现是基于一类锰卤化物对X射线具有响应性的特殊性质，利用该特性可以该类锰卤化物为原料制备成闪烁体，所得闪烁体薄膜在日光下不发光，利用紫外线或X射线照射后，闪烁体薄膜会显示出绿色发光效果，因而可将其应用于X射线检测与成像领域；同时，该类化合物还具有优良的光物理性能，固态下发射绿光，其可作为绿色发光材料应用在白光LED制备中；本申请公开的方法拓宽了有机‑无机杂化金属锰卤化物的常规应用场景，进一步挖掘了此类材料的潜在性能，无论是对理论研究还是实践应用都具有重要意义。

技术领域

本发明属于光致发光材料技术领域，具体涉及利用有机-无机杂化金属锰卤化物实现X射线检测与成像的方法。

背景技术

近些年来，X射线探测与成像在医学诊断、环境监测、工业探伤、安全检查、和天文观测等领域有着广泛的应用，也引起了研究人员的广泛关注与研究。目前，X射线检测器的实现方式大致可以分为直接型和间接型两种类型。前者直接吸收入射X射线，通过半导体产生电子信号或通过薄膜引导化学信号，直接将X射线直接转换为可见光，这种实现形式因高成本、低效率的问题而受到限制；后者则是通过闪烁体对X射线进行光转化而实现检测成像的。

闪烁体材料作为X射线检测成像的关键因素受到广泛研究。钙钛矿材料是常见的闪烁体制备材料，但是现有的多种钙钛矿材料中氨基的N-H键可与空气中的水分子形成弱氢键，将水分子引入晶体结构导致钙钛矿降解，从而削弱了钙钛矿材料的稳定性；与此同时，钙钛矿材料制备器件条件严苛，致使钙钛矿材料在实际应用上受到一定限制。因此，非氨基稳定的类钙钛矿材料有待被开发。

杂化铅卤化物是一类光吸收系数大、量子效率高、光电转换效率高且具有优良的半导体特性的非氨基稳定的类钙钛矿材料。然而，铅的生物毒性大大限制了其实际应用。

近年来，环保、高效、低毒性的卤化锰材料陆续得到报道，与其他贵金属元素相比，锰具有资源丰富、环境友好、价格便宜且化合价多、配位种类多的优点，锰自身的性质使得杂化锰卤化物具有丰富的光物理性质。例如青岛科技大学居佃兴副教授、浙江大学杨旸教授、姜庭明博士等设计合成了基于金属锰的两种卤化物钙钛矿单晶材C₄H₁₂NMnCl₃和(C₈H₂₀N)₂MnBr₄，由于两种材料晶体结构的特异性使Mn²⁺发光的量子效率高达93.1％and85.1％，该配合物自身的优异性在X射线成像和白光LED制造领域得到证明；与此同时，两种材料掺杂后制作的白光LED光效高达96lm W^-1，其X射线成像的最低检测极限达到36.9nGy_airs^-1、24.2nGy_air s^-1。

季膦盐离子作为有机抗衡阳离子合成的有机-无机杂化锰卤化物也是卤化锰材料的重要一支，各类膦盐类锰卤化合物也在近年被相继制备出来，膦盐类锰卤化合物具备环保、低毒、低成本的优势。但是，对现有的膦盐类锰卤化合物的研究主要还集中在其光致发光和力致发光特性上，例如现已公开的[MPP]₂[MnBr₄]、[EPP]₂[MnBr₄]、[TPP]₂[MnBr₄]和[BPP]₂[MnBr₄]，这些材料的光致发光效率(PLQY)平均值可达80％以上，但是对于此类物质在X射线检测与成像领域的研究还未见相关报道，这将严重限制此类物质的应用场景，不能充分发挥出此类物质的潜在功效。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，公开一种利用有机-无机杂化金属锰卤化物实现X射线检测与成像的方法，基于该类有机-无机杂化金属锰卤化物对X射线具有响应性的特性，可将其制备成闪烁体，闪烁体在紫外线或X射线照射下有绿光发射效果。