一种宽带近红外发射的三元金属卤化物材料及制备方法

1.本发明属于半导体材料制备技术领域，具体涉及一种宽带近红外材料及其制备方法。


背景技术：

2.近些年来国家工业的飞速发展，近红外发光材料在日常生活、军工等领域都展现出越来越重要得作用，近红外波谱作为电磁波的重要组成部分，应用十分广泛，例如近红外光谱分析仪器、探测器，夜视、火控、侦察、精确制导等。近红外区是位于可见光区和中红外区之间的电磁波段，波长在780-2526nm。1917年，美国科学家盖斯首次利用光电导结构成功研制出了亚硫酸铊红外光子探测器，从此近红外材料及其探测器成为了研究的热点。目前商用的近红外材料主要为20世纪80年代研制的第一代窄禁带半导体碲镉汞系列材料，近些年也研究出了具有近红外发射的有机染料、gaas、gaalas等材料，制备这类材料通常需要高昂的费用和长时间周期，同时存在较窄的发射/吸收峰，这对所加工器件的性能提出了很大的挑战，极大的限制了在近红外成像等领域的应用。与传统的近红外材料不同，用于近红外探测的新一代材料对其制作工艺、成本、空间响应、性能都提出了更高的要求
3.综上所述，由于传统近红外材料需要复杂耗时的制备工艺，以及较窄的发射峰所面临的应用问题，所以找到一种宽带，制备工艺简单，高量子产率的金属卤化物材料作为传统近红外材料的替代，就具有十分重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，提供一种可供选择的新型金属卤化物作为近红外材料，以解决传统近红外材料的毒性问题。
5.本发明的技术问题通过以下技术方案解决：
6.一种宽带近红外发射的三元金属卤化物材料，是金属卤化物rbpb2cl5:sn。
7.一种宽带近红外发射的三元金属卤化物材料的制备方法，首先在惰性气体条件下按1:1.9:0.1的摩尔比例称取氯化铷、氯化铅、二氯化锡，分别置于透明玻璃瓶中，并加入dmf溶液，加热至90℃得到澄清透明溶液，并分别将溶解有氯化铷、氯化铅、二氯化锡粉末的dmf溶液的玻璃瓶各自敞口放置于盛有丙酮的试剂瓶中，24h后各自析出白色粉末，而后将粉末转移至玛瑙研磨罐中，向粉末中按照每mmol氯化亚锡5～100ul的量加入次磷酸、40～200ul的量加入去离子水，随着研磨的进行，逐渐变成白色的粉末，将得到的产物用乙醇清洗后，在80～210℃真空条件下热处理3小时，得到纯相rbpb2cl5:sn固体粉末样品。
8.在本发明的一种金属卤化物宽带近红外材料的制备方法中，为了保证rbpb2cl5:sn固体粉末的相纯度，次磷酸的优选用量为每1mmol氯化亚锡使用50ul。
9.在本发明的一种金属卤化物宽带近红外材料的制备方法中，为了得到紫外灯下光产率最高的样品，去离子水的优选用量为每1mmol氯化亚锡使用50ul。
10.在本发明的一种金属卤化物宽带近红外材料的制备方法中，为了得到光产率最高
的rbpb2cl5:sn，真空热处理的温度优选150℃。
11.有益效果：
12.本发明通过一种简单的机械球磨法，合成了高纯度的具有宽带近红外的rbpb2cl5:sn固体粉末样品，说明此方法实现了合成大剂量该材料的路线。该材料具有简单的制备工艺以及较宽的半峰宽，有望在近红外成像、探测器等领域代替碲镉汞系列材料，具有重要的意义。
附图说明
13.图1是实施例1制备的rbpb2cl5:sn粉末样品的固体吸收谱图。
14.图2是实施例1制备的rbpb2cl5:sn粉末样品的固体荧光激发谱图。
15.图3是实施例1制备的rbpb2cl5:sn粉末样品的固体荧光发射谱图
16.图4是实施例1制备的rbpb2cl5:sn粉末样品的固体xrd谱图。
具体实施方式
17.实施例1：
18.首先在惰性气体条件下称取1mmol氯化铷、1.9mmol氯化铅、0.1mmol二氯化锡分别置于三个20ml的透明小玻璃瓶中，并向每个小瓶中加入4ml dmf溶液，加热至90℃得到澄清透明溶液。并将溶解有氯化铷、氯化铅、二氯化锡粉末的dmf溶液的3个小玻璃瓶敞口分别放置于3个盛有丙酮的大试剂瓶中(每个大试剂瓶均盛有16ml丙酮)，大试剂瓶中的丙酮逐渐挥发扩散进小玻璃瓶，24h后每个小瓶均析出白色粉末。而后将粉末转移至玛瑙研磨罐中，并缓慢加入50ul次磷酸，加入50ul去离子水，使用密封条紧密封闭研磨罐，以隔绝空气。利用行星式球磨机在装有玛瑙球的球磨罐中研磨180min，玛瑙球选取25粒直径为6mm的玛瑙球，调节球磨机的交流电频率为35hz，此时转速为1050rad/min，混合物由蓬松的淡黄色粉末逐渐变硬并且附着在容器壁上，随着研磨的进行，逐渐变成白色的粉末。将得到的产物用乙醇清洗后，在150℃真空条件下热处理3小时，得到纯相rbpb2cl5:sn固体粉末样品。
19.对产物进行紫外-可见光吸收光谱的表征，固体吸收谱图如图1所示。对产物进行固体荧光激发和荧光发射测试，其荧光激发谱图如图2所示；荧光发射谱图如图3所示；荧光效率为56％；产物的xrd图谱如图4所示，由粉末x射线谱图可以证明本发明制得的是纯相的rbpb2cl5:sn无机金属卤化物。
20.实施例2：
21.将实例1中的次磷酸用量由50ul，分别改变为5ul、20ul、80ul，rbpb2cl5:sn的荧光量子产率由56％变为25％，32％，40％。因此次磷酸的最佳用量为50ul。次磷酸加入量不能过多，过多会导致光猝灭，降低荧光量子产率，次磷酸加入量过少会使sn
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生成，使得体系中生成杂质相。
22.实施例3：
23.将实例1中的氢去离子水的用量由50ul，分别改变为40ul、80ul、150ul，rbpb2cl5:sn的荧光量子产率由56％变为18％，43％，36％。因此次磷酸的最佳用量为50ul。去离子水加入量不能过多或过少，过多会导致光猝灭，过少则不能抑制二氯化锡的水解。
24.实施例4：
25.将实例1中的真空热处理的温度由150℃分别改变为180℃、210℃，rbpb2cl5:sn的荧光量子产率由56％变为38％，43％，29％。因此真空热处理的最佳温度为150℃。真空热处理的温度不能过高，若温度过高，会由于热猝灭使得荧光量子产率明显下降。
26.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。


技术特征：
1.一种宽带近红外发射的三元金属卤化物材料，是金属卤化物rbpb2cl5:sn。2.一种权利要求1所述的宽带近红外发射的三元金属卤化物材料的制备方法，首先在惰性气体条件下按1:1.9:0.1的摩尔比例称取氯化铷、氯化铅、二氯化锡，分别置于透明玻璃瓶中，并加入dmf溶液，加热至90℃得到澄清透明溶液，并分别将溶解有氯化铷、氯化铅、二氯化锡粉末的dmf溶液的玻璃瓶各自敞口放置于盛有丙酮的试剂瓶中，24h后各自析出白色粉末，而后将粉末转移至玛瑙研磨罐中，向粉末中按照每mmol氯化亚锡5~100 ul的量加入次磷酸、 40~200 ul的量加入去离子水，随着研磨的进行，逐渐变成白色的粉末，将得到的产物用乙醇清洗后，在80~210℃真空条件下热处理3小时，得到纯相rbpb2cl5:sn固体粉末样品。3.根据权利要求2所述的一种金属卤化物宽带近红外材料的制备方法，其特征在于，次磷酸的用量为每1mmol氯化亚锡使用50ul。4.根据权利要求2所述的一种金属卤化物宽带近红外材料的制备方法，其特征在于，去离子水的用量为每1mmol氯化亚锡使用50ul。5.根据权利要求2所述的一种金属卤化物宽带近红外材料的制备方法，其特征在于，真空热处理的温度为150℃。

技术总结
本发明的一种宽带近红外发射的三元金属卤化物材料及制备方法属于钙钛矿晶体材料制备技术领域，宽带近红外发射的三元金属卤化物材料，是金属卤化物RbPb2Cl5:Sn。制备方法包括：将氯化铷、氯化铅、二氯化锡分别置于透明玻璃瓶中，并加入DMF溶液，加热至90℃得到澄清透明溶液，并分别放置于盛有丙酮的大试剂瓶中，24h后将析出白色粉末转移至玛瑙研磨罐中，加入次磷酸、去离子水，研磨得到白色的粉末，用乙醇清洗后，在80～210℃真空条件下热处理3小时，得到纯相RbPb2Cl5:Sn固体粉末样品。本发明制备工艺简单，产物具有较宽的半峰宽，有望在近红外成像、探测器等领域代替碲镉汞系列材料，具有重要的意义。具有重要的意义。具有重要的意义。


技术研发人员：解仁国 张志男 汪大洋 杨文胜
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/1/31