无铅铜基钙钛矿粉末、闪烁薄膜的制备方法及薄膜的应用技术

本发明专利技术属于无机钙钛矿材料与医疗成像技术领域，公开了一种无铅铜基钙钛矿粉末、闪烁薄膜的制备方法和无铅铜基钙钛矿粉末闪烁薄膜的应用，利用反溶剂法制备得到CsCu2I3粉末，其发光波长为575nm，与PMT探测器波长响应范围(300～650nm)匹配良好，PLQY高(11.23％)，荧光衰减快(123ns)，无自吸收，余晖短(0.09％)，产率高(>95％)。将其与耐老化、防潮的RTV硅胶、PDMS、PS、PMMA等胶体混合，用丝网印刷法刮涂、滴涂、旋涂、浸润等方法制备得到CsCu2I3闪烁薄膜，用于高能X射线成像，在核医学成像领域和安全检查中有应用前景。全检查中有应用前景。全检查中有应用前景。

【技术实现步骤摘要】
无铅铜基钙钛矿粉末、闪烁薄膜的制备方法及薄膜的应用


[0001]本专利技术涉及无机钙钛矿材料与医疗成像
，具体涉及一种无铅铜基钙钛矿粉末和闪烁薄膜的制备方法，还涉及一种无铅铜基钙钛矿粉末闪烁薄膜的应用。

技术介绍

[0002]闪烁转换屏作为X射线探测与成像的核心器件，在惯性约束聚变、核医学成像、无损检测和安检等诸多领域有着十分广泛的应用。随着X射线成像技术的发展，对闪烁转换屏提出了更高的要求。现有的闪烁体(BGO、CsI:Tl等)，均是在超高温下生长，制备工艺复杂、光产额低、稳定性差且余晖较长，而且常用的CsI:Tl还含有剧毒元素Tl，会对人体和环境造成巨大危害，因此，在医疗成像及辐射检测领域亟需一种新型材料来满足使用的需求。
[0003]近年来，钙钛矿材料由于其强大的X射线截止能力以及优异的光电特性，逐渐成为新一代的光电材料，这种材料具有有效原子序数大、探测效率高、辐射稳定性好且光谱可调等优势。因此，除了用在太阳能电池和发光二极管中之外，也被广泛用于X射线和γ射线检测。其中，卤化物有机
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无机钙钛矿具有易成膜、易加工的特性。但较差的稳定性限制了其进一步的发展，而全无机卤化物钙钛矿属于直接带隙半导体材料，具有发光波长范围广、荧光量子效率高等优异性能，而且比有机
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无机卤化物钙钛矿更稳定，逐渐成为了本
的研究重点。
[0004]闪烁体的光产额是决定X射线探测效率和成像对比度的重要指标之一。研究表明，卤化铅钙钛矿的斯托克斯(Stokes)位移较小和严重的自吸收效应限制了薄膜和晶体的光输出效率，需要很大的厚度才能够完全截止X射线。对于闪烁体来说，要获得高的光产额，需要较大的斯托克斯位移和高的光致发光效率。另一方面，限制卤化铅钙钛矿闪烁体应用的一个严重问题是铅元素的毒性，卤化物钙钛矿的离子性质和在水中的高溶解度可能严重危害人体健康和环境。
[0005]新型全无机铜基卤化物钙钛矿CsCu2I3具有其组成无毒、高辐射发光强度和高稳定性等优点，为低剂量X线成像的潜在应用奠定了良好的基础。在此，本专利技术提出一种基于CsCu2I3钙钛矿材料的X射线闪烁转换屏—CsCu2I3/RTV薄膜，包括一种简单、廉价、大面积的生产方法，制备出了低成本、适用、高均匀性的柔性闪烁转换屏，可用于高效X射线探测和高空间分辨率X射线成像。

技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种无铅铜基钙钛矿粉末、闪烁薄膜的制备方法和无铅铜基钙钛矿粉末闪烁薄膜的应用，利用反溶剂法制备得到CsCu2I3粉末，其发光波长为575nm，与PMT探测器波长响应范围(300～650nm)匹配良好，PLQY高(11.23％)，荧光衰减快(123ns)，无自吸收，余晖短(0.09％)，产率高(>95％)。将其与耐老化、防潮的RTV硅胶、PDMS、PS、PMMA等胶体混合，用丝网印刷法刮涂、滴涂、旋涂、浸润等方法制备得到CsCu2I3闪烁薄膜，用于高能X射线成像。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种无铅铜基钙钛矿粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1.1、将碘化铯和碘化亚铜按一定比例置于玻璃瓶中；
[0010]S1.2、加入极性溶剂将S1.1玻璃瓶中的固体进行溶解，形成前驱体；
[0011]S1.3、待S1.2中的前驱体完全溶解，形成透明溶液后，再将反溶剂加入玻璃瓶中，混合溶液底部会形成白色沉淀；
[0012]S1.4、将S1.3中的混合溶液转移至离心管中，离心后弃上清液，保留白色沉淀；
[0013]S1.5、用有机溶剂清洗S1.4中的白色沉淀，再放置干燥箱中进行干燥，即得到CsCu2I3粉末。
[0014]进一步地，在S1.1中，碘化铯和碘化亚铜的物质的量之比为1:2。
[0015]进一步地，在S1.2中，加入的极性溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺、二甲亚砜(DMSO)或者体积比为1:1～1:5的DMF与DMSO混合溶液，得到的前驱体浓度为0.1M～0.7M；在S1.3中，加入的反溶剂为叔丁醇、正丁醇、异丙醇、乙醇、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种，反溶剂与前驱体体积比为1:1～1:6。
[0016]进一步地，在S1.4中，混合溶液的离心速度为5000～10000转/分钟，离心时间为5～20分钟。
[0017]进一步地，在S1.5中，用于清洗白色沉淀的有机溶剂为正己烷、异丙醇中的一种或多种，干燥时间为2～10小时。
[0018]一种无铅铜基钙钛矿粉末闪烁薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0019]S2.1、将CsCu2I3粉末在研钵中研磨，用网筛过滤，得到一定粒径大小且均匀的CsCu2I3粉末；
[0020]S2.2、将S2.1中的CsCu2I3粉末与RTV硅胶、PDMS、PS、PMMA混合，搅拌均匀，形成粘稠浆料；
[0021]S2.3、将S2.2中的浆料置于基片一侧，用刮刀缓慢涂抹在基片上，形成一层均匀薄膜；或者将浆料滴涂在基片上，形成薄膜；
[0022]S2.4、将S2.3中的薄膜置于干燥箱中保存，即可获得CsCu2I3闪烁薄膜。
[0023]进一步地，在S2.1中，CsCu2I3粉末的研磨时间为30～150min，选用100～600目的网筛过滤，得到CsCu2I3粉末的粒径为2～4μm。
[0024]进一步地，在S2.2中，RTV硅胶、PDMS、PS、PMMA作为分散剂，CsCu2I3粉末与分散剂的质量比为1:1～1:6；在S2.3中，基片为玻璃板、PET、PE等柔性衬底中的一种。
[0025]进一步地，在S2.4中，薄膜在干燥箱中保存的温度为60～135℃，保存的时间为5～48h。
[0026]一种无铅铜基钙钛矿粉末闪烁薄膜在高能X射线成像中的应用。
[0027]本专利技术制备的CsCu2I3闪烁薄膜在X射线成像系统中，对蓝牙耳机进行成像测试，用TFT阵列板接收图像，将所制备的CsCu2I3闪烁薄膜置于蓝牙耳机之后，X射线经过蓝牙耳机打在CsCu2I3闪烁屏上，闪烁屏将高能X射线光子转换为可见光，再由TFT面板接收可见光呈现出物体图像。
[0028]本专利技术与现有技术相比较，本技术方案的有益效果是：
[0029]1、CsCu2I3具有1D结构，相比现有的3D铅基钙钛矿(CsPbBr3)有更高的发光量子效
率和更好的环境稳定性，同时它也避免了铅的毒性，其具有较大的Stokes位移(245nm)，无自吸收，发光性能优良，可作为未来光伏、光电显示、医疗成像领域的候选材料；
[0030]2、本专利技术中CsCu2I3粉末利用反溶剂法在室温条件下制备获得，原料简单，平均产率为95％，余晖远低于现有的CsI:Tl闪烁体，相比热注射法制备的CsCu2I3纳米晶PLQY更高，荧光衰减快，稳定性更好；
[0031]3、CsCu2I3闪烁薄膜采用丝网印刷一步刮涂的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无铅铜基钙钛矿粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.1、将碘化铯和碘化亚铜按一定比例置于玻璃瓶中；S1.2、加入极性溶剂将S1.1玻璃瓶中的固体进行溶解，形成前驱体；S1.3、待S1.2中的前驱体完全溶解，形成透明溶液后，再将反溶剂加入玻璃瓶中，混合溶液底部会形成白色沉淀；S1.4、将S1.3中的混合溶液转移至离心管中，离心后弃上清液，保留白色沉淀；S1.5、用有机溶剂清洗S1.4中的白色沉淀，再放置干燥箱中进行干燥，即得到CsCu2I3粉末。2.如权利要求1所述的一种无铅铜基钙钛矿粉末的制备方法，其特征在于：在S1.1中，碘化铯和碘化亚铜的物质的量之比为1:2。3.如权利要求1所述的一种无铅铜基钙钛矿粉末的制备方法，其特征在于：在S1.2中，加入的极性溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺、二甲亚砜(DMSO)或体积比为1:1～1:5的DMF与DMSO混合溶液，得到的前驱体浓度为0.1M～0.7M；在S1.3中，加入的反溶剂为叔丁醇、正丁醇、异丙醇、乙醇、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或多种，反溶剂与前驱体体积比为1:1～1:6。4.如权利要求1所述的一种无铅铜基钙钛矿粉末的制备方法，其特征在于：在S1.4中，混合溶液的离心速度为5000～10000转/分钟，离心时间为5～20分钟。5.如权利要求1所述的一种无铅铜基钙钛矿粉末的制备方法，其特征在于：在S1.5中，用于清洗白色沉淀的有机溶剂为正己烷、异丙醇中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佳乐，张志军，赵景泰，王志成，曾毅，刘伟，
申请(专利权)人：杭州钛光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：