通过Sb3+离子合金化增强双钙钛矿Cs2NaBiCl6:Er3+/Ho3+的下转换发光及其防伪应用研究

本研究创新性地采用溶剂热法合成Sb3+/RE3+(RE=Er,Ho)共掺杂Cs2NaBiCl6双钙钛矿(DPs)，通过XRD/EDS/XPS证实材料结构。研究显示Sb3+合金化使Er3+和Ho3+离子发光强度分别提升38倍和29倍，并显著增强自陷激子(STE)发射。该材料在83-423K呈现温度依赖发光特性，其多色发光效应在防伪领域展现应用潜力。

　　

Highlight

通过Sb³⁺离子合金化策略，成功实现Er³⁺/Ho³⁺离子在Cs₂NaBiCl₆双钙钛矿中的高效发光增强，发射强度分别提升38倍和29倍，并显著强化自陷激子(STE)发射过程。

Section snippets

Sample preparation

采用溶剂热法合成系列CNBC:Sb³⁺/RE³⁺样品。以纯CNBC样品为例，将1 mmol NaCl、1 mmol BiCl₃与6 mL盐酸溶液（37 wt%）混合，加入20 mL乙二醇溶剂，经磁力搅拌形成透明溶液后转移至50 mL聚四氟乙烯内衬反应釜，200°C反应12小时。最终产物经离心清洗后获得白色粉末样品。

Structure and morphology analysis

XRD图谱显示所有样品均呈现纯相面心立方结构（空间群Fm-3m），EDS元素分布图证实Sb、Er、Ho元素在CNBC基质中均匀分布。XPS光谱进一步验证了Sb³⁺的成功掺杂，其特征峰位于539.8 eV（Sb 3d_3/2）和530.4 eV（Sb 3d_5/2）。

Conclusions

成功通过溶剂热法制备具有对称面心立方结构的CNBC:Sb³⁺/RE³⁺双钙钛矿材料。光谱研究表明，在354 nm激发下，CNBC:Er³⁺样品获得绿色发射带，而CNBC:Sb³⁺/Er³⁺样品同时呈现STE宽带发射和Er³⁺离子特征锐峰发射。通过构建从自由激子(FE)到STE及RE³⁺激发态能级的能量转移通道，显著增强了下转换发光效率。