一种锑掺杂的铋基氯化合物，制备及其应用

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域。更具体地，涉及一种锑掺杂的铋基氯化合物，制备及其应用。

背景技术

金属卤化物材料具有良好的光电性质，可应用于制备发光二极管、太阳能电池和光电探测器等设备。例如二维钙钛矿晶体PEA

迄今为止，商业化的具有优异发光性能的金属卤化物未出现。在此基础上，探索新型的、无毒或低毒的、具有优异发光性能的金属卤化物材料受到了研究人员的关注。

发明内容

基于以上缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种锑掺杂的铋基氯化合物。本发明提供的锑掺杂的铋基氯化合物，通过锑离子取代部分铋离子，诱导激子自陷的发生，产生了高效的宽带黄光发射，可以在波长为200-400nm的紫外光激发下，发射波长位于400-800nm的宽带强烈黄色荧光，室温量子产率最高达45％，经测试在低温237K下荧光效果更强。

本发明的第二个目的在于提供一种制备如上所述锑掺杂的铋基氯化合物的方法。本发明合成工艺简单、反应条件温和，原料来源丰富，价格低廉，解决了铅基卤化物晶体中铅毒性和不稳定性问题，有望广泛应用于光电和照明领域。

本发明的第三个目的在于提供一种利用如上所述锑掺杂的铋基氯化合物在发光材料领域中的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开一种锑掺杂的铋基氯化合物，所述铋基氯化合物的化学通式为：Rb

现有技术中，二维钙钛矿晶体PEA

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开一种制备如上所述的锑掺杂的铋基氯化合物的方法，包括如下步骤：

按照化学式Rb

进一步，所述水热反应条件优选为水热温度120℃，保温2h，在此条件下，既可以形成Rb

进一步，所述含铷的化合物为含有相应离子的氧化物、氢氧化物、氯化物中的一种或多种，例如可以为氧化物与氯化物组合，氧化物与氢氧化物组合，氢氧化物与氯化物组合；所述含铯的化合物为含有相应离子的氧化物、氢氧化物、氯化物中的一种或多种，例如可以为氧化物与氯化物组合，氧化物与氢氧化物组合，氢氧化物与氯化物组合；所述含铋的化合物为含有相应离子的氧化物、氯化物中的一种或多种，例如可以为氧化物与氯化物组合，氧化物与氢氧化物组合，氢氧化物与氯化物组合；所述含锑的化合物为含有相应离子的氧化物、氯化物中的一种或其组合，例如可以为氧化物与氯化物组合，氧化物与氢氧化物组合，氢氧化物与氯化物组合；优选地，所述含铷的化合物包括但不限于氧化铷、氢氧化铷或氯化铷中的一种或多种，所述含铯的化合物包括但不限于氧化铯、氢氧化铯或氯化铯中的一种或多种，所述含铋的化合物包括但不限于氧化铋、氢氧化铋或氯化铋中的一种或多种，所述含锑的化合物包括但不限于氧化锑、氢氧化锑或氯化锑中的一种或多种。

在一个具体地实施方式中，在水热反应体系下，所述含锑的化合物与含铋的化合物的摩尔比不宜过大，当含锑的化合物与含铋的化合物的摩尔比超过3:7时，影响最终化合物的晶型，使其难以保持原Rb

进一步，所述氯化氢溶液的质量浓度为20-38％。

进一步，所述干燥温度为30-50℃，干燥时间为2-24h。

为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开一种利用如上所述的锑掺杂的铋基氯化合物在发光材料领域中的应用，所述铋基氯化合物被用作发光二极管中的电致发光材料或直接用作荧光粉。

进一步，所述铋基氯化合物在波长为200-400nm的紫外光激发下，发射波长位于400-800nm。

进一步，所述铋基氯化合物在室温下量子产率最高为45％，经进一步测试，在低温237K下荧光效果更强。

本发明的有益效果如下：

本发明公开一种锑掺杂的铋基氯化合物，该铋基氯化合物可有效解决现有技术中铅基卤化物晶体中铅毒性、不稳定性问题，以及商业化黄色荧光粉合成温度高、自然条件下易被氧化等问题，通过锑的掺杂，不仅可以保持原Rb

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例1制备的铋基氯化物Rb

图2示出本发明实施例1制备的铋基氯化物Rb

图3示出本发明实施例7制备的铋基氯化物Rb

图4示出本发明实施例1制备的铋基氯化物Rb

图5示出本发明实施例1制备的铋基氯化物Rb

图6示出本发明实施例7的发射光谱计算得到的CIE色度坐标图。

图7示出本发明对比例1制备的样品的X射线衍射测试图谱。

图8示出本发明实施例7的荧光变温光谱图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.2330g三氧化二铋，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到铋基氯化物无色片状晶体，化学式为Rb

经单晶衍射测试，铋基氯化物Rb

经热重分析图2知，将Rb

表1Rb

实施例2

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.2213g三氧化二铋、0.0073g三氧化二锑，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到锑掺杂的铋基氯化物无色片状晶体，SEM-EDX方法测试其化学式为Rb

经过粉末X射线衍射测试，实施例2制备的锑掺杂的铋基氯化物的X射线衍射图如图1所示，与实施例1的晶体结构一致，说明锑掺杂后未影响其晶体结构。

实施例3

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.2097g三氧化二铋、0.0146g三氧化二锑，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到锑掺杂的铋基氯化物无色片状晶体，SEM-EDX方法测试化学式为Rb

经过粉末X射线衍射测试，实施例3制备的锑掺杂的铋基氯化物的X射线衍射图如图1所示，与实施例1的晶体结构一致，说明锑掺杂后未影响其晶体结构。

实施例4

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.1980g三氧化二铋、0.0219g三氧化二锑，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到锑掺杂的铋基氯化物无色片状晶体，SEM-EDX方法测试化学式为Rb

经过粉末X射线衍射测试，实施例4制备的锑掺杂的铋基氯化物的X射线衍射图如图1所示，与实施例1的晶体结构一致，说明锑掺杂后未影响其晶体结构。

实施例5

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.1864g三氧化二铋、0.0292g三氧化二锑，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到锑掺杂的铋基氯化物无色片状晶体，SEM-EDX方法测试化学式为Rb

经过粉末X射线衍射测试，实施例5制备的锑掺杂的铋基氯化物的X射线衍射图如图1所示，与实施例1的晶体结构一致，说明锑掺杂后未影响其晶体结构。

实施例6

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.1747g三氧化二铋、0.0364g三氧化二锑，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到锑掺杂的铋基氯化物无色片状晶体，SEM-EDX方法测试化学式为Rb

经过粉末X射线衍射测试，实施例6制备的锑掺杂的铋基氯化物的X射线衍射图如图1所示，与实施例1的晶体结构一致，说明锑掺杂后未影响其晶体结构。

实施例7

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.1631g三氧化二铋、0.0437g三氧化二锑，16ml38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到锑掺杂的铋基氯化物无色片状晶体，SEM-EDX方法测试化学式为Rb

经过粉末X射线衍射测试，实施例7制备的锑掺杂的铋基氯化物的X射线衍射图如图1所示，与实施例1的晶体结构一致，说明锑掺杂后未影响其晶体结构。

经热重分析图3知，将Rb

对比例1

将0.2418g氯化铷、0.1684g氯化铯、0.1165g三氧化二铋、0.0729g三氧化二锑，16ml 38％的氯化氢水溶液，置于50ml有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，加热至120℃，保温2h，自然降温至室温，过滤，洗涤，在30℃的烘箱中烘干6h，得到对比样品，该样品经过粉末X射线衍射测试发现，见图7所示，其衍射峰位置和强度与Rb

测试例1

采用波长为200-400nm的紫外光激发实施例1和实施例7的样品，所得结果见图4，经荧光光谱测试分析，实施例1制备的Rb

然后，将实施例1-7制备出的样品进行荧光光谱测试，紫外波长为378nm，从图5可知，实施例2-7制备出的样品在波长为378nm的紫外光激发下，表现出不同强度的黄色荧光，荧光强度随着锑掺杂的增大而增强，且从图6的CIE色度坐标图知，其色坐标为(0.44，0.51)，也就是说，在不改变晶体结构的条件下，通过锑的掺杂显著提高了样品的激发光谱范围和发射强度。

测试例2

将实施例7的样品进行荧光变温测试，测试由297K下降至77K、由297K升温至397K的荧光情况，结果参见图8，在77K-397K的温度变化范围内，样品在237K时出现拐点，荧光强度最大，并且明显高于室温下(297K)的荧光强度。

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，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。