【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及近紅外光電，尤其涉及一種雙鈣鈦礦材料及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、近紅外光是波長在780-2526nm范圍內(nèi)的電磁波，以1100nm波長為界，可將其劃分為短波近紅外(780-1100nm)和長波近紅外(1100-2526nm)。由于近紅外光具有高的時(shí)空分辨率和深的組織穿透優(yōu)勢，在醫(yī)療、探測和通信領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。鈣鈦礦材料(apbx3)由于具有三維晶體的高度對稱性和pb2+獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，是未來高質(zhì)量光源和高清晰顯示最具潛力的候選材料之一。但由于該材料含有pb2+，因此具有一定的毒性。此外，由于該材料中的a+陽離子，通常為有機(jī)離子或有機(jī)無機(jī)雜化離子，所以在遇到空氣中的水和氧時(shí)易發(fā)生分解，因此存在空氣中穩(wěn)定性差、器件壽命低等缺點(diǎn)。
2、為降低鈣鈦礦材料中pb2+的毒性，研究人員采用異價(jià)取代的方法，將apbx3材料中的pb2+替換為無毒或低毒的三價(jià)過渡金屬或稀土金屬離子，形成具有空間調(diào)控、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)的雙金屬型雙鈣鈦礦(a2b+b3+x6，典型的a為cs+，b+為ag+、na+、k+、li+等；b3+為bi3+、sb3+、in3+等；x為鹵素陰離子)。其中，a2b+b3+x6是由一個(gè)一價(jià)和一個(gè)三價(jià)陽離子取代了兩個(gè)鉛離子形成的三維雙金屬型雙鈣鈦礦材料，其具有多變的化學(xué)組成，使得該類材料展現(xiàn)出載流子壽命長、帶隙可調(diào)節(jié)、制備方法簡單且具有較好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在光伏電池、發(fā)光二極管(led)、光電探測器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
3、然而，未進(jìn)行離子摻雜的雙金屬型雙鈣鈦礦材料的發(fā)光波長主要集中
4、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種雙鈣鈦礦材料及其制備方法與應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有雙鈣鈦礦材料發(fā)光波長范圍較小的問題。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)的第一方面，提供一種雙鈣鈦礦材料，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式為cs2aerzbi1-zx6，其中，a為ag、na、k中的一種，x為鹵素陰離子中的一種或兩種，0＜z＜1。
4、優(yōu)選的，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式為cs2naerzbi1-zi6-ycly、cs3erzbi1-zi6-ycly、cs2naerzbi1-zi6或cs2naerzbi1-zcl6，其中，0＜y＜6。例如，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式可以為cs2naer0.05bi0.95cl6、cs2naer0.05bi0.95i5.5cl0.5、cs2naer0.05bi0.95i6等，但不限于此。
5、本專利技術(shù)的第二方面，提供上述雙鈣鈦礦材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
6、將csx、ax、erx3與bix3溶解在氫鹵酸溶液中，形成雙鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；
7、使所述雙鈣鈦礦前驅(qū)體溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到化學(xué)式為cs2aerzbi1-zx6的雙鈣鈦礦材料。
8、優(yōu)選的，所述csx、ax、erx3與bix3的摩爾比為2：1：z：(1-z)。
9、優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～180℃，時(shí)間為4～12h。
10、優(yōu)選的，在所述雙鈣鈦礦前驅(qū)體溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)后，得到雙鈣鈦礦溶液，再對所述雙鈣鈦礦溶液依次進(jìn)行冷卻處理、洗滌處理和干燥處理。
11、優(yōu)選的，所述冷卻處理具體為：將雙鈣鈦礦溶液冷卻至室溫。
12、優(yōu)選的，所述洗滌處理具體為：從雙鈣鈦礦溶液中過濾出雙鈣鈦礦粉，采用無水乙醇、甲醇、異丙醇中的一種對所述雙鈣鈦礦粉進(jìn)行洗滌。
13、優(yōu)選的，所述干燥處理具體為：將洗滌處理后的雙鈣鈦礦粉在60～100℃的溫度下干燥4～12h。
14、本專利技術(shù)的第四方面，提供上述雙鈣鈦礦材料在光電探測器、光伏電池和發(fā)光二極管中的應(yīng)用。
15、有益效果：本專利技術(shù)提供一種雙鈣鈦礦材料及其制備方法與應(yīng)用，本專利技術(shù)提供的雙鈣鈦礦材料通過一價(jià)的a(ag、na、k中的一種)離子與三價(jià)的er、bi離子取代了常規(guī)雙鈣鈦礦中的二價(jià)的pb離子，使其毒性大大降低。并且，由于稀土元素er對過渡金屬元素bi能級的調(diào)控，使本專利技術(shù)的雙鈣鈦礦材料能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光中心為1542nm的發(fā)光峰。
16、采用本專利技術(shù)提供的雙鈣鈦礦材料制備的探測器可實(shí)現(xiàn)可見-近紅外波段的(447-1550nm)探測，其中，可見光區(qū)域i光/i暗可達(dá)104，特別的，1550nm和1310nm的i光/i暗大于102。
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1.一種雙鈣鈦礦材料，其特征在于，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式為Cs2AErZBi1-ZX6，其中，A為Ag、Na、K中的一種，X為鹵素陰離子中的一種或兩種，0＜Z＜1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鈣鈦礦材料，其特征在于，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式為Cs2NaErZBi1-ZI6-yCly、Cs3ErZBi1-ZI6-yCly、Cs2NaErZBi1-ZI6或Cs2NaErZBi1-ZCl6，其中，0＜y＜6。
3.一種權(quán)利要求1所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述CsX、AX、ErX3與BiX3的摩爾比為2：1：Z：(1-Z)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～180℃，時(shí)間為4～12h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，在所述雙鈣鈦礦前驅(qū)體溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)后，得到雙鈣鈦礦溶液，再對所述雙鈣鈦礦溶液依次進(jìn)行冷卻處理、洗滌處理和干燥處理。
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1.一種雙鈣鈦礦材料，其特征在于，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式為cs2aerzbi1-zx6，其中，a為ag、na、k中的一種，x為鹵素陰離子中的一種或兩種，0＜z＜1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鈣鈦礦材料，其特征在于，所述雙鈣鈦礦材料的化學(xué)式為cs2naerzbi1-zi6-ycly、cs3erzbi1-zi6-ycly、cs2naerzbi1-zi6或cs2naerzbi1-zcl6，其中，0＜y＜6。
3.一種權(quán)利要求1所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述csx、ax、erx3與bix3的摩爾比為2：1：z：(1-z)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙鈣鈦礦材料的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～180℃...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李波波，農(nóng)培勝，仇明俠，方鉉，張海汐，張旺，吳紫棋，劉雅雯，韓培剛，
申請(專利權(quán))人：深圳技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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