[发明专利]一种锰掺杂二维有机-无机杂化钙钛矿荧光材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种锰掺杂二维有机‑无机杂化钙钛矿荧光材料及其制备方法与应用，属于发光材料领域。该方法包括以下步骤：(1)通过溶液法制备晶体材料(C₇H₆N₂)₂PbBr₄；（2）将MnBr₂与该晶体材料(C₇H₆N₂)₂PbBr₄按照一定摩尔比例混合并研磨；（3）将所得混合物加热，得到锰掺杂二维有机‑无机杂化钙钛矿荧光材料。利用本发明的方法可以调控钙钛矿晶体材料的光学性质，在Mn掺杂以后荧光发射波长发生红移现象，同时荧光强度也有所增加，该材料在LED发光器件的开发研究中展现出较好的应用前景。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体涉及一种锰掺杂二维有机-无机杂化钙钛矿荧光材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，有机-无机杂化铅卤钙钛矿化合物由于其独特的光电性能以及在光伏器件、LEDs以及光电探测领域巨大的潜在应用价值而受到人们的广泛关注。二维钙钛矿化合物具有窄的发射峰宽、成本低廉、制备简单、可通过改变组分以及尺寸两个因素在可见光范围内调控荧光发射峰等优点，这些优势使得二维钙钛矿材料在LEDs、激光等光电领域成为了研究焦点。同时，二维钙钛矿材料具有高的热、水稳定性。因此，将二维有机-无机杂化钙钛矿材料与其他化合物复合形成复合型多功能材料也多有报道。

目前，人们对二维有机-无机杂化钙钛矿材料的荧光发射峰的调控主要是通过调节卤素（Cl、Br、I）的比例来实现。由于不同金属离子具有不同的配位能力以及离子半径，因此通过改变化合物中金属离子的成分调控其荧光发射峰的研究相对来讲较为困难。同时由于钙钛矿化合物中铅元素具有环境不友好等缺点，因此，通过掺杂其他金属离子来降低化合物中铅的含量，可提高其在实际生产中的应用价值。目前研究较多的是将铜离子以及锰离子掺杂到全无机钙钛矿量子电子中，研究其发光性能。但是对于通过锰离子掺杂调控有机-无机杂化钙钛矿化合物的荧光发射峰的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锰掺杂二维有机-无机杂化钙钛矿荧光材料及其制备方法。本发明首先采用溶液法合成二维有机-无机杂化钙钛矿材料(C₇H₆N₂)₂PbBr₄，得到黄绿色晶体，该材料为单斜晶系，空间群为C₂/c；然后将(C₇H₆N₂)₂PbBr₄晶体与MnBr₂按照一定的摩尔比列混合，通过研磨的方法使Mn离子与Pb离子发生交换进入到(C₇H₆N₂)₂PbBr₄晶格中，得到Mn：(C₇H₆N₂)₂PbBr₄荧光材料，通过测试其紫外可见及荧光光谱，该材料在Mn掺杂以后荧光发射波长发生红移现象，同时荧光强度也有所增加。

本发明的另一目的在于提供以上锰掺杂二维有机-无机杂化钙钛矿荧光材料应用于LED中。

本发明的目的通过以下方案实现。

一种锰掺杂二维有机-无机杂化钙钛矿荧光材料的制备方法，通过锰掺杂使二维有机-无机杂化钙钛矿材料的荧光从淡蓝色变为橙色，包括以下步骤：

a. 将溴化铅、苯并咪唑、氢溴酸水溶液、次磷酸(50 wt. % in H₂O)依次加入反应器中，置于加热板上进行磁力搅拌；

b.加热溶解步骤a中反应物，待温度恒定以后继续加热搅拌直到溶液澄清；