一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料及其制備方法與應用
【專利摘要】本發(fā)明是一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦的納米顆粒為球形量子點形狀，本發(fā)明中所述的一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料的制備方法，所述制備方法的步驟為A、在?25℃～100℃的溫度下，將良溶劑的前驅(qū)體加入到不良溶劑中；B、觀察混合后溶液的顏色變化；C、當混合后溶液的顏色改變時，則銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料制成。屬于化學納米方面的技術領域。目的是提供一款銫鉛鹵族鈣鈦礦能夠發(fā)出大小可調(diào)的380nm至700nm熒光，具有10nm?35nm窄熒光發(fā)射半峰寬和高量子產(chǎn)率達到50?100％；同時本方案中所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦能夠廣泛的在顯示器件、激光和發(fā)光二極管中使用的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料及其及其制備方法與應用。
【專利說明】
一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料及其制備方法與應用
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)熒光銫鹵化鉛鈣鈦礦材料，特別是一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦材料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]本發(fā)明涉及具有球形形狀的高效熒光銫鹵化鉛鈣鈦礦(CsPbX3中，X=氯，溴，碘和它們的混合物)，及其制造的化學合成方法，更具體地，由于良好的結(jié)晶性能，量子點具有高發(fā)光量子產(chǎn)率，以及在顯示器件、發(fā)光二極管和激光領域的應用。
[0003]在過去的幾年中，鉛鹵化合物鈣鈦礦在薄膜，微晶，塊狀單晶研究方面獲得了重要進展。由于其具有優(yōu)秀的光電特性，在發(fā)光器件和光伏器件技術中正在成為最有希望的材料。最近報道的已經(jīng)獲得認證的雜化有機-無機鉛鹵化物MAPbX3 (MA = CH3NH3+，X =氯離子，溴離子，和1-)作為半導體吸收體層的光電器件的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到20%以上，這是非常令人鼓舞的。
[0004]由于具有相似的光電性能，如小的激子結(jié)合能，高的熱穩(wěn)定性，平衡的電子和空穴迀移的壽命，全無機鈣鈦礦狀AMX3 (A =銫;M = Pb2+，X =氯離子，溴離子，碘離子，或者其兩種或三種鹵族離子的混合物)在高效率光伏電池，發(fā)光二極管，激光器，和光探測器的上的應用具有巨大潛力。但是，迄今為止，對膠體CsPbX3納米晶體的合成方法的報道非常有限。直到最近，膠體CsPbX3鈣鈦礦納米立方體被報道可以使用高溫熱注入的方式得到。然而，據(jù)我們所知，目前還沒有CsPbX3球形量子點的合成方法的報道。眾所周知，無機納米晶體的物理性質(zhì)與其幾何形狀和尺寸控制息息相關，改變形狀可以引起能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)制，并調(diào)控光學和電子特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有銫鉛鹵族鈣鈦礦非球形量子點的事實，提供一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦球型量子點材料及其制備方法與應用。
[0006]—種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦的納米顆粒為球形量子點形狀。
[0007]進一步的，所述銫鉛鹵族鈣鈦礦球形量子點的光致發(fā)光量子效率值為5O % -100%。
[0008]進一步的，所述銫鉛鹵族1丐鈦礦球形量子點覆蓋可見光范圍為380納米至700納米的焚光發(fā)射峰。
[0009 ]進一步的，所述銫鉛鹵族鈣鈦礦球形量子點的光致發(fā)光衰減壽命為I到2000納秒。
[0010] —種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料的制備方法，所述制備方法的步驟為[0011 ] A、在-25 °C?100 °C的溫度下，將良溶劑的前驅(qū)體加入到不良溶劑中；
[0012]B、觀察混合后溶液的顏色變化；
[0013]C、當混合后溶液的顏色改變時，則銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料制成。
[0014]進一步的，所述A步驟中的良溶劑的前驅(qū)體為N，N_二甲基甲酰胺或四氫呋喃或二甲基亞砜;所述的不良溶劑為甲苯和己烷。
[0015]采用上述任一項中所述的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料應用于顯示器件或激光或發(fā)光二極管中。
[0016]采用上述技術方案的有益效果是:本方案中所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦能夠發(fā)出大小可調(diào)的380nm至700nm熒光，具有10nm-35nm窄熒光發(fā)射半峰寬和高量子產(chǎn)率達到50-100% ;同時本方案中所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦能夠廣泛的在顯示器件、激光和發(fā)光二極管中使用。
【附圖說明】
[0017]圖1為CsPbBr3球形量子點低分辨率透射電子顯微圖；
[0018]圖2為高分辨透射電子顯微鏡的一個典型CsPbBr3球形量子點的圖；
[0019]圖3為能量色散譜(EDS)譜圖CsPbBr3量子點圖；
[0020]圖4為CsPbBr2.011.0球形量子點5.低-分辨率TEM圖；
[0021 ]圖5為高分辨率透射電子顯微鏡的另一典型CsPbBr2.011.0球形量子點的圖；
[0022]圖6為光致發(fā)光性能的一系列CsPbX3的光譜。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和本發(fā)明優(yōu)選的具體實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步地說明。所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0024]如圖1和圖2中所示，典型的CsPbBr3球形量子點具有的4.3納米的平均直徑。根據(jù)HRTEM圖像，典型的晶面間距為3.4埃，對應于(111)，可以容易地晶面，這與無機晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(ICSD)編號#97851，或JCPDF#01-072-7929是一致的。合成體積為5升的高度熒光CsPbBrf膠體溶液。值得注意的是膠體溶液的熒光可以在正常室內(nèi)光被直接用肉眼觀察到，而無需使用附加的激發(fā)光源。
[0025]如圖3至圖6中所述，是從同一球形量子點材料獲得的EDS光譜。我們觀察到了的銫、鉛和溴峰，這表明量子點主要由銫，鉛和溴組成。為了分析的本發(fā)明所得到的量子點材料的光學特性，我們對CsPbBrf量子點的膠體溶液進行了光致發(fā)光發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的測試。其中心?匕8^量子點大約是515納米。由于08?匕8^量子點(?4.3納米)相對于它的激子玻爾半徑(?7.0納米)的尺寸較小，CsPbBrf量子點所觀察到的發(fā)射峰藍移可以用量子限制效應來解釋。通過與標準樣品進行比較(羅丹明1I，QY =乙醇+0.01的HCI 100 % )，該量子點產(chǎn)品的量子產(chǎn)率估計為?0.81納米。球形CsPbBr3量子點的合成方法可以適應于其它CsPbX3量子點(X =氯離子，溴離子，碘離子及其混合物)的制備。例如，通過一個類似的過程，部分地交換溴化鉛與碘化鉛，我們合成了平均直徑為5.0納米的CsPbBr2.011.0球形量子點材料。典型透射的電子顯微鏡(TEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)如圖4和5所示，我們獲得了 CsPbBr2.011.0球形量子點。如圖6所示，本發(fā)明所得到的一系列量子點材料，如:CsPbX3藍線:CsPbC12Br2，綠線:CsPbBrf，橘線:CsPbBr2.011.0，橘線:CsPbBrl.0Br2.0，粉紅線:CsPbI3的光致發(fā)光光譜。
[0026]具體實施例
[0027]實施例1:在CsPbBr3球形量子點的典型的合成方法:DMF(1毫升)和PbBr2(0.05毫摩爾)裝入5毫升燒瓶中。然后，己酸(0.1毫摩爾)和辛胺(0.1毫摩爾)加入。然后，銫油酸溶液(0.05毫升，0.4摩爾/升的ODE)加入形成混合溶液。其中，銫油酸溶液的制備方法如下:碳酸銫(0.814克)裝入100毫升三頸燒瓶中隨著十八烯(10毫升，0DE)和油酸酸(2.5毫升)洗滌，干燥I小時，在120攝氏度，然后在N2下加熱至150攝氏度，直到所有的碳酸銫與油酸反應。由于銫油酸沉淀出來ODE在室溫的，它必須被預熱以使其可溶性使用前。最后，0.05毫升混合溶液中加入為沿著與甲苯(2毫升)中的新燒瓶中。
[0028]實施例2:在(:#1313球形量子點的典型合成方法:01^(1毫升)和碘化鉛(0.05毫摩爾)裝入5毫升燒瓶中。然后，己酸(0.1毫摩爾)和辛胺(0.1毫摩爾)加入。加入銫油酸溶液(0.05毫升，0.4摩爾/升的0DE)溶液形成混合溶液。最后，0.05毫升混合溶液中加入為沿著與甲苯(2毫升)中的新燒瓶中。
[0029]實施例3:在CsPbC13球形量子點的典型的合成方法:DMF(1毫升)和PbC12(0.05毫摩爾)裝入5毫升燒瓶中。然后，己酸(0.1毫摩爾)和辛胺(0.1毫摩爾)加入。的PbC12，銫油酸溶液完全增溶(0.05毫升，0.4摩爾/升的ODE)后的溶液。最后，0.05毫升混合溶液中加入為沿著與甲苯(2毫升)中的新燒瓶中。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，其特征在于:所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦的納米顆粒為球形量子點形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，其特征在于:所述銫鉛鹵族鈣鈦礦球形量子點的光致發(fā)光量子效率值為50%-100%。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，其特征在于:所述銫鉛鹵族鈣鈦礦球形量子點覆蓋可見光范圍為380納米至700納米的熒光發(fā)射峰。4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，其特征在于:所述銫鉛鹵族鈣鈦礦球形量子點的光致發(fā)光衰減壽命為I到2000納秒。5.—種發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料的制備方法，其特征在于:所述制備方法的步驟為 A、在-25°C?100 0C的溫度下，將良溶劑的前驅(qū)體加入到不良溶劑中； B、觀察混合后溶液的顏色變化； C、當混合后溶液的顏色改變時，則銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料制成。6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料的制備方法，其特征在于:所述A步驟中的良溶劑的前驅(qū)體為N，N-二甲基甲酰胺或四氫呋喃或二甲基亞砜;所述的不良溶劑為甲苯和己烷。7.采用I至6任一項中所述的發(fā)熒光銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料，其特征在于:所述的銫鉛鹵族鈣鈦礦量子點材料應用于顯示器件或激光或發(fā)光二極管中。
【文檔編號】C09K11/66GK105838366SQ201610220091
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】鄧正濤
【申請人】武漢保麗量彩科技有限公司