[发明专利]一类稀土基卤化物钙钛矿材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一类稀土卤化物钙钛矿材料的制备方法，其特征在于，所述稀土卤化物钙钛矿材料化学组成满足：A_aA’_a’R_bR’_b’R”_b”X_cX’_c’，其中A和A’分别选自Li,Na,K,Rb,Cs,Cu,Ag,Au,Hg和Tl正一价离子中的一种或者多种组合；R,R’和R”分别选自Al,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cd,Sn,Mn,Fe,Co,Ni,Cr,Ir,Cu,Ru,Ti,Tl,In,Ga,Sb,Bi,Nb,Ta,V,Zr,W,Mo,W,Re,Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu正二价、正三价或者正四价离子中的一种或两种或两种以上组合；X和X’分别选自F,Cl,Br,I负一价离子中的两种或两种以上组合；其中，a，a’，b，b’，b”，c和c’取值满足：0＜a≤3，0＜a’≤3，0＜b≤2，0＜b’≤2，0＜b”≤2，0＜c≤9，0＜c’≤9；且1≤a+a’≤3，1≤b+b’+b”≤2，3≤c+c’≤9；

所述一类稀土基卤化物钙钛矿材料用作发光材料时，一类稀土基卤化物钙钛矿材料化学组成的R’,R”位选自Yb,Nd,Pr,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Bi,Sb,Mn和Cr正二价、正三价或者正四价离子中的两种或两种以上组合；

所述一类稀土基卤化物钙钛矿材料用作闪烁体材料时，一类稀土基卤化物钙钛矿材料化学组成的R’,R”位选自Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Bi,Pb,Tl正二价、正三价或者正四价离子中的两种或两种以上组合；

所述一类稀土基卤化物钙钛矿材料用作快离子导体时，一类稀土基卤化物钙钛矿材料化学组成的A和A’位均选自Li,Na,K,Rb,Cs,Cu,Ag正一价离子中的一种；

所述稀土钙钛矿材料制备方法包括以下步骤：

(1)按照化学式A_aA’_a’R_bR’_b’R”_b”X_cX’_c’对应的成分，根据化学式计量比分别称取含有对应元素的化合物作为原料；然后，再称取添加剂；

其中，含有A元素的化合物原料、含有A’元素的化合物原料、含有R元素的化合物原料、含有R’元素的化合物原料及含有R”元素的化合物原料及添加剂的摩尔量具有如下关系：b+b’+b”≤a+a’≤3(b+b’+b”)；加入添加剂的摩尔量不小于R，R’，R”三种元素摩尔量总和的2倍；

(2)向称取的各原料中加入稀卤化氢溶液中和去离子水，搅拌溶解，然后再添加添加剂，溶解后得到澄清的前驱体溶液；

(3)将前驱体溶液转移至管式炉中密封，低温加热除去前驱体溶液中过量的溶剂，得到前驱体；

(4)在惰性气体保护下继续将管式炉升温，高温加热真空除去前驱体中过多添加剂，得到最终产物；

步骤(2)中，所用的稀卤化氢溶液由8～12mol/L的氯化氢溶液、5～8.5mol/L的溴化氢溶液以及4～8mol/L的碘化氢溶液中的一种或者两种混合液加水稀释后所得；溶液中卤化氢的摩尔量为恰好能够溶解原料中固体物质所需卤化氢的用量；

步骤(3)中，低温加热去除前驱体溶液中过量溶液所使用的反应温度为：75℃～150℃，所需要的反应时间为：2小时～24小时；步骤(4)中，高温加热真空除去前驱体中过多添加剂的反应温度为：200℃～650℃，所需的时间为：2小时～15小时；

步骤(1)中，所述添加剂为卤化铵类盐，具体为卤化铵盐、卤化甲二铵盐、卤化乙铵盐，卤化三甲铵盐，卤化二甲铵盐，卤化水合肼盐，卤化乙二胺盐、卤化二乙铵盐中的一种；

步骤(3)中低温加热去除前驱体溶液中过量的溶剂的反应过程是在惰性气体保护下进行的，惰性气体体系的压力不大于200Pa。

2.一类稀土卤化物钙钛矿材料，其特征在于，根据权利要求1所述的方法制备得到。

3.根据权利要求2所述的一类稀土基卤化物钙钛矿材料的应用，其特征在于，所述一类稀土卤化物钙钛矿材料在发光领域的应用，包括作为下转换照明用荧光粉材料、上转换发光生物成像材料、激光材料、闪烁体材料；

所述一类稀土卤化物钙钛矿闪烁体材料能够在X-射线激发下发光，能够用来检测辐射物质；

所述一类稀土卤化物钙钛矿材料在离子传导领域的应用，包括作为固态电解质材料、电池电极辅助剂材料、传感器材料、快离子型导电材料。