[发明专利]Yb3+

说明书

本发明的Yb³⁺掺杂CsPbBr₃PMSCs及其制备方法和应用，属于光电材料制备技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：按比例称取CsBr和PbBr₂后将其溶解于溶剂中，得到混合溶液1；将油酸和油胺按比例依次加入混合溶液1中，溶解后得到混合溶液2；按比例称取含Yb³⁺的化合物并加入到混合溶液2中，溶解后得到前驱体溶液；取前驱体溶液注入反溶剂中，得到Yb³⁺掺杂CsPbBr₃PMSCs溶液；高速离心洗涤纯化Yb³⁺掺杂CsPbBr₃PMSCs溶液。本发明的Yb³⁺掺杂CsPbBr₃PMSCs，具有高效双发射、荧光量子产率高、稳定性优异的优点，可应用于近红外发光领域和光电器件中。

技术领域

本发明属于光电材料制备技术领域，尤其涉及一种Yb³⁺掺杂CsPbBr₃PMSCs及其制备方法和应用。

背景技术

低维钙钛矿魔幻尺寸团簇(PMSCs,Perovskite Magic-Sized Clusters)材料具有发光颜色可调、电荷传输性能优异、窄带发射色纯度高和光量子效应显著等独特优点而在生物荧光成像、细胞标记、超高清显示、生物化学传感器和光催化等领域极具发展潜力。然而，PMSCs由于较大比表面积引起较多的表面缺陷在环境中稳定性存储性能差、含有毒重金属铅元素和光谱范围仅能覆盖可见光区的不足，基于此，这对今后设计、开发和应用PMSCs基光电器件面临严峻挑战。

在结构和性能上，PMSCs材料具有小尺寸(～2nm)、窄的荧光半峰宽 (FWHM＜15nm)、显著的量子限域效应、较高比表面积和较多的表面缺陷等独特性质，因而能够对PMSCs材料进行结构性能改性。目前，关于CsPbBr₃ PMSCs的相关研究主要集中在独特的尺寸、组分、稳定性和光电性质的相关研究。通过对CsPbBr₃ PMSCs进行改性研究，已经能够制备出荧光量子产率较高、过渡金属Mn²⁺掺杂和小尺寸(～2nm)样品，但是现有掺杂PMSCs的技术尚未突破近红外发光的技术瓶颈。

镧系稀土离子掺杂低维PMSCs材料不仅具有PMSCs材料本征优异的物理化学性质,而且镧系稀土离子特殊4f价电子构型赋予PMSCs材料优异的光、电、磁和催化等独特性能，同时能够创造新的发射特性、增强稳定性、降低缺陷态密度等，故镧系稀土离子与PMSCs材料协同作用能够设计制备出光电性能和稳定性优异的新型光电功能材料。本研究聚焦CsPbBr₃ PMSCs进行研究，在组成上，CsPbBr₃ PMSCs的结构由Cs⁺、Pb²⁺和卤素离子Br^-组成；在结构上，通常将镧系稀土离子引入到钙钛矿的A、B位或者B位，拓宽CsPbBr₃ PMSCs 的发光光谱范围从原来的紫外光区到紫外-近红外光区，提高材料的光电应用范围；在物理化学性质上，与大尺寸的钙钛矿块体和钙钛矿薄膜相比，具有量子限域效应的CsPbBr₃ PMSCs材料因存在更大的激子结合能，结合表面钝化策略和掺杂取代策略能够有效减少表面缺陷，有效改善材料的稳定性、毒性和光电性能。此外，与有机-无机杂化钙钛矿相比，无机CsPbBr₃ PMSCs由于不存在有机组分使其具备对温度、H₂O和O₂更强的稳定性。因而，无机CsPbBr₃ PMSCs的制备合成工艺对促进在新型光电器件领域的应用具有十分广阔的市场前景。镧系稀土离子具有极为丰富的能级和4f电子跃迁效应促使稀土掺杂材料表现出光谱范围宽且内涵丰富的量子行为和光电特性。通过掺杂取代策略， CsPbBr₃ PMSCs能够实现紫外区和近红外区的吸收和发射，进而有效提升并拓展其光电应用。然而，目前关于镧系稀土掺杂PMSCs的相关研究还未有相关报道。