本发明专利技术公开了一种钙钛矿复合闪烁体及其制备方法和应用，本发明专利技术采用一定配比的金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料复合得到钙钛矿复合闪烁体，通过调整配比，材料展现出高效率辐射致可见光荧光，所制得的钙钛矿复合闪烁体具有高的光致发光量子效率(PLQY)、高辐射吸收系数、高稳定性低成本等特点，可进一步用于X射线高效探测，在低剂量情况下获得具有高质量、高分辨率的X射线成像检测性能，减少对人体的伤害，可广泛应用于X射线医疗影像探测、工业探测应用等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿复合闪烁体及其制备方法和应用
本专利技术涉及低维电子结构类钙钛矿材料
，更具体地，涉及一种钙钛矿复合闪烁体及其制备方法和应用。
技术介绍
电离辐射检测在安全防护、工业控制、无损检测、高能物理和医学诊断等技术和科学领域都有着重要的应用。辐射探测通常有两种主要策略：第一种方法是通过半导体将辐射直接转换为电信号；第二种是利用闪烁体，将辐射转换成可见光，然后耦合到光电探测器。当前，利用闪烁体(典型的如CsI)与光电二极管实现的间接探测是一种广泛使用的重要的电离辐射探测方法。这项技术的关键在于高效率的闪烁体，以实现低剂量、有效的电离辐射探测。闪烁体通过吸收高能射线或者高能粒子后发出能量较低的荧光，从而实现对高能射线的“可视化”。从发现闪烁体至今，开发的闪烁体材料已经囊括了元素周期表中大部分元素，其中常见的商用闪烁体主要有BiGe3O127、CdWO4、BaF2、CsI、CeF3和NaI等。其中CsI:Na因其制备成本较低、分辨率较高、无毒等特点成为热门使用的X射线探测材料。然而，X-射线激发CsI:Na的荧光主要来自于带发射，存在不可避免的自吸收，降低了材料光致发光量子效率，CsI:Na闪烁体受X射线激发的紫外光(310nm)还存在问题，如CCD/PMT对紫外光探测转化效率较其他可见光低、人眼对紫外光不敏感，这一定程度上限制了其应用。中国专利CN105378507A(公开日2016.3.2)公开了一种辐射检测器，其中包含闪烁体层，由含有TI激活剂的CsI磷光体制成，该闪烁体层可以将外部入射的X射线转换为光，但是复合闪烁体的光致发光量子效率(PLQY)不够高，导致应用于X射线成像检测中的质量、分辨率都不够高，而如果通过提高复合闪烁体剂量来提高PLQY，对人体伤害会加大，因此，亟需一种可以实现低剂量即可实现高PLQY效率的复合闪烁体材料，在提高X射线成像检测中的质量、分辨率的同时，减小对人体的伤害。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有闪烁体材料因光致发光量子效率不够高，不能实现低剂量探测X射线，导致在实际医学应用中X射线质量、成像分辨率较低的缺陷和不足，提供一种钙钛矿复合闪烁体，具体为利用金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料两种闪烁体材料复合，最终制得的复合闪烁体具备高光致发光量子效率(PLQY)、高辐射吸收系数、高稳定性、低成本的特点。本专利技术的又一目的是提供一种钙钛矿复合闪烁体的制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种钙钛矿复合闪烁体的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种钙钛矿复合闪烁体，包括金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料，其中低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5、CsCu2I3、CsPbBr3、Cs4PbBr6、Cs2HfCl6中的一种或几种，所述低维为0维或1维；金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料的质量比为1:0.01～3。本专利技术采用一定配比的金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料复合得到钙钛矿复合闪烁体，通过调整配比以及选择特定种类的闪烁体材料，使得低维电子结构类钙钛矿材料的吸收谱截止波长与金属掺杂CsI发射谱中心波长匹配，因此金属掺杂CsI受激发射的紫外光(不可见)可以被低维电子结构类钙钛矿材料高效率的吸收并转化为可见光，这种基于完美的发射-吸收光转换机制(移波)，可显著提高复合闪烁体的光致发光量子效率。也就是说，一方面复合闪烁体将X射线激发CsI产生的紫外荧光(实际应用中的探测器对紫外光的探测效率低于可见光)近100％转换为肉眼可见荧光，这可以有效避免CsI闪烁体的存在的自吸收效应；另一方面，复合闪烁体还结合了低维电子结构类钙钛矿材料本身具有高的光致发光量子效率的特性；最终复合闪烁体具备高光致发光量子效率(PLQY)高辐射吸收系数、高稳定性、低成本等特点，可进一步用于X射线高效探测，而且转移的辐射荧光也在探测器端具有高的探测效率，可获得具有高质量、高分辨率的X射线成像检测性能。优选地，所述金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料的质量比为1：0.2～1。优选地，所述金属掺杂的CsI为CsI：Na和/或CsI：Tl。更优选地，所述金属掺杂CsI为CsI掺Na。优选地，所述低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5和/或Cs4PbBr6。更优选地，所述低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5。优选地，还包括对所述低维电子结构类钙钛矿材料进行掺杂。优选地，所述对所述低维电子结构类钙钛矿材料进行掺杂，掺杂后的低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5掺Ge和/或Cs3Cu2I5掺Mn。本专利技术保护上述钙钛矿复合闪烁体的制备方法，包括如下步骤：S1.将金属掺杂CsI晶体研磨成粉末；利用反溶剂的缓慢蒸气饱和法制得低维电子结构类钙钛矿材料单晶，然后研磨成粉末；S2.将步骤S1制得的金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料粉末混合均匀，压片后制得钙钛矿复合闪烁体。优选地，步骤S1所述低维电子结构类钙钛矿材料单晶的制备方法为将CsI、CuI、GeI4、CeI3、PbBr2与CsBr中的两种或两种以上溶于溶剂中，在25℃～70℃加热混合溶解1～3h，加入适量甲醇至溶液饱和，过滤饱和溶液得到滤液进一步处理生长低维电子结构类钙钛矿材料单晶。优选地，所述Cs3Cu2I5单晶的制备方法为将CsI和CuI溶于溶剂中，在50～60℃加热混合溶解1～3h，加入适量甲醇至溶液饱和，过滤饱和溶液得到滤液装于敞口容器中，然后放置于另一个装有抗溶剂的容器中密封，在60～70℃加热12～48h，生长Cs3Cu2I5单晶。优选地，所述Cs3Cu2I5单晶的制备中CsI与CuI的摩尔质量比为1～2:1。优选地，所述溶剂为体积比为1：4～5的二甲基亚砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF配制的混合液。优选地，所述甲醇的加入量为1～5mL/10mL溶液。优选地，所述抗溶剂为甲醇和/或异丙醇。优选地，所述抗溶剂的量为1～5mL/20mL溶液。优选地，所述Cs3Cu2I5掺Ge零维纳米晶的制备方法为将CsI、CuI和GeI4溶于溶剂中，在室温混合溶解1～3h，加入适量甲醇至溶液饱和，过滤饱和液得到滤液置于玻璃瓶中密封，常温放置3～12h，得到Cs3Cu2I5掺Ge纳米晶前体溶液。取适量甲苯溶液置于烧杯中，将前体溶液缓慢滴于其中，迅速产生白色沉淀,离心、过滤、干燥得到Cs3Cu2I5掺Ge零维纳米晶。优选地，所述Cs3Cu2I5掺Ge零维纳米晶的制备中CsI、CuI与GeI4的摩尔质量比为1～2:1：0.05～1。优选地，所述溶剂为体积比为1：4～5的DMSO和DMF配制的混合液。优选地，所述甲醇的加入量为1～5mL/10mL溶液。优选地，所述甲苯的加入量为1～5mL/0.1～0.2mL前体溶液。优选地，所述Cs3Cu2I5掺Ce低维纳米晶的制备方法为将CsI、CuI和CeI3溶于溶剂中，在室温混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙钛矿复合闪烁体，其特征在于，包括金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料，其中低维电子结构类钙钛矿材料为Cs
【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿复合闪烁体，其特征在于，包括金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料，其中低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5、CsCu2I3、CsPbBr3、Cs4PbBr6、Cs2HfCl6中的一种或几种，所述低维为0维或1维；金属掺杂CsI和低维电子结构类钙钛矿材料的质量比为1:0.01～3。
2.根据权利要求1所述钙钛矿复合闪烁体，其特征在于，所述金属掺杂的CsI为CsI：Na和/或CsI：Tl。
3.根据权利要求1所述钙钛矿复合闪烁体，其特征在于，所述低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5和/或Cs4PbBr6。
4.根据权利要求1所述钙钛矿复合闪烁体，其特征在于，还包括对所述低维电子结构类钙钛矿材料进行掺杂。
5.根据权利要求4所述钙钛矿复合闪烁体，其特征在于，所述对所述低维电子结构类钙钛矿材料进行掺杂，掺杂后的低维电子结构类钙钛矿材料为Cs3Cu2I5掺Ge和/或Cs3Cu2I5掺Mn。
6.权利要求1～5任一项所述钙钛矿复合闪烁体的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，梁亚丽，林日成，丁莹，黄丰，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。