一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法技术

本发明专利技术公开了一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法。本发明专利技术利用优化的配体辅助再沉淀方法（O‑LARP），通过B位阳离子替换，改变不同的替换量，在室温环境下获得了荧光量子产率近60%，半峰宽约15nm，发光色纯度高的435nm蓝光。此方法比之高温合成方法‑热注入法，简单易行，不需要抽真空，充惰性气体等繁琐过程，成本低廉，便于推广，并且提高了蓝光荧光量子产率，以此同时，还减少了有毒元素铅的用量，减少了环境污染。本发明专利技术在LED、平板显示、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法
本专利技术涉及一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法，属于半导体纳米材料，光电材料制备

技术介绍
近年来兴起的卤化物钙钛矿(ABX3)材料具有优异的光致发光和电致发光特性，在太阳能电池、场效应晶体管、LED灯、显示等领域展现了很好的应用前景；国内外的研究团队也竞相加入了钙钛矿研究行列。引人注目的是，在短短5年内，钙钛矿型太阳能电池光电转换效率已超过了20%，这种发展速度是前所未有的。与此同时，发光型钙钛矿材料的PLQY也近100%。然而，随着研究的进一步加深，许多制约其发展应用的问题也接踵而来。首当其冲的是稳定性；还有所报道的材料中铅基钙钛矿材料性能最优，而铅对环境的危害极大；另外，高PLQY的钙钛矿材料集中在绿、红光波段，蓝光所获的PLQY都相对较低。针对前两种问题，研究者做了很多工作来提高稳定性，例如表面修饰等；也研究了铅基替换元素，获得了较好的成果。对于高PLQY蓝光钙钛矿材料，研究就相对较少。因此，高PLQY蓝光钙钛矿材料的获得显得尤为重要。目前合成钙钛矿量子点的种类有很多，而钙钛矿胶体量子点作为光学、电学器件的原材料，制备的薄膜更具均一性，制备方法简单、快捷，有利于提高光电器件的性能。钙钛矿胶体量子点的合成方法常用的为液相合成方法，在此种方法中获得高性能钙钛矿胶体量子点的方式有两种，一是高温合成，即热注入法，但是此方法一般需要惰性气体保护下合成，并且制备的前驱体溶液对环境要求也比较高，也需要在惰性气体保护下配制，实验操作相对繁琐复杂，不利于批量生产。另外一种为室温合成钙钛矿胶体量子点，此方法简单易行，不需要惰性气体保护，此方法更利于产业化，尽管影响质量的因素也随之增多，但是，还是受到研究者的青睐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单的室温合成高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料，通过B位阳离子不同的替换量，获得了PLQY高达近60%，半峰宽约15nm的435nm蓝光。本专利技术可通过如下技术方案实现，步骤如下。步骤1，将金属卤化盐BX2和AX溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，超声使其完全溶解。步骤2，将有机配体加入到步骤1得到的金属卤化盐的DMF溶液中，混合均匀后得到反应前驱体溶液。步骤3，将反应前驱体溶液滴入到反应溶剂中，室温搅拌使反应完全，最后离心、提纯得到蓝光钙钛矿量子点。步骤1中，金属卤化盐BX2为溴化铅（PbBr2）、溴化锌（ZnBr2）或溴化亚锡（SnBr2），AX为溴化铯(CsBr)。优选的，步骤2中，所述的有机配体为油酸与油胺的混合物，体积比为5:1~15:1。优选的，步骤2中，所述的金属卤化盐的DMF溶液与有机配体混合物的体积比为5:1~10:1。优选的，步骤3中，所述的反应溶剂为甲苯；搅拌速度为1000r/min。室温温度为15~25℃。反应体系中，金属元素Pb与Zn或Sn的摩尔比例为19:1~3:17。与现有技术相比，本专利技术具有以下显著效果：本专利技术的制备方法可以通过简单的调控B位阳离子的替换量，获得不同光致发光峰的蓝光胶体量子点材料。整个反应所需的原材料简单，反应时间短，操作简便，反应条件温和，重复性好，产物生成率高，有利于批量生产。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的钙钛矿量子点的TEM图。图2为本专利技术实施例7制备的钙钛矿量子点的TEM图。图3为本专利技术实施例1、4、7、10与12制备的钙钛矿量子点的PL图。图4为本专利技术实施例7制备的钙钛矿量子点的样品与荧光寿命图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明。一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法，首先将金属卤化盐BX2和AX溶解于DMF中，并加入有机配体，然后将混合液逐滴滴入到大力搅拌中的反应溶剂中，最后BX2和AX在有机配体的作用下形成蓝光钙钛矿胶体量子点材料。实施例1。步骤1、在20mL的平底烧瓶中分别加入10mL的甲苯，常温下，打开磁力搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌在空气中进行，无需惰性气体保护。步骤2、将金属卤化盐PbBr2、SnBr2和CsBr按摩尔比0.95:0.05:1完全溶解在5mlDMF中，超声使金属卤化盐完全溶解。步骤3、向金属卤化盐的DMF溶液中加入0.5~1mL油酸、25~200μl油胺作为有机配体，将溶液混合均匀。步骤4、将步骤3配好的混合液以体积比1:100逐滴滴入到甲苯中，得到的反应产物通过3000r/min离心处理5min，去除大颗粒，再将沉淀分散在甲苯中在12000r/min离心处理5min，即得到胶体量子点材料。本实施例制得的钙钛矿胶体量子点形貌如图1所示，其光致发光见图3曲线1，发光波长为479nm。实施例2。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.90:0.1，其他条件保持一致。实施例3。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.85:0.15，其他条件保持一致。实施例4。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.80:0.20，其他条件保持一致。本实施例制得的钙钛矿胶体量子点光致发光见图3曲线2，发光波长为449nm。实施例5。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.75:0.25，其他条件保持一致。实施例6。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.70:0.30，其他条件保持一致。实施例7。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.65:0.35，其他条件保持一致。本实施例制得的钙钛矿胶体量子点形貌如图2所示，其光致发光见图3曲线3，发光波长为435nm，紫外灯照射样品图与荧光寿命见图4所示。实施例8。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.60:0.40，其他条件保持一致。实施例9。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.55:0.45，其他条件保持一致。实施例10。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.50:0.50，其他条件保持一致。本实施例制得的钙钛矿胶体量子点光致发光见图3曲线4，发光波长为435nm。实施例11。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.45:0.65，其他条件保持一致。实施例12。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.40:0.60，其他条件保持一致。本实施例制得的钙钛矿胶体量子点光致发光见图3曲线5，发光波长为446nm。实施例13。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.30:0.70，其他条件保持一致。实施例14。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.20:0.80，其他条件保持一致。实施例15。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0.10:0.90，其他条件保持一致。实施例16。与实施例1类似，区别在于步骤2中，PbBr2与SnBr2摩尔比0:1，其他条件保持一致。实施例17。与实施例1类似，区别在于步骤2中，SnBr2换成ZnBr2，其他条件保持一致。实施例18。与实施例2类似，区别在于步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法，其特征在于，所述钙钛矿胶体量子点优化的利用配体辅助再沉淀方法，通过B位阳离子替换获得；包括如下步骤：步骤1，将金属卤化盐BX2和AX溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，超声使其完全溶解；步骤2，将有机配体加入到步骤1得到的金属卤化盐的DMF溶液中，混合均匀后得到反应前驱体溶液；步骤3，将反应前驱体溶液滴入到反应溶剂中，室温搅拌使反应完全，最后离心、提纯得到蓝光钙钛矿量子点。

【技术特征摘要】
1.一种高量子产率蓝光钙钛矿胶体量子点材料及合成方法，其特征在于，所述钙钛矿胶体量子点优化的利用配体辅助再沉淀方法，通过B位阳离子替换获得；包括如下步骤：步骤1，将金属卤化盐BX2和AX溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，超声使其完全溶解；步骤2，将有机配体加入到步骤1得到的金属卤化盐的DMF溶液中，混合均匀后得到反应前驱体溶液；步骤3，将反应前驱体溶液滴入到反应溶剂中，室温搅拌使反应完全，最后离心、提纯得到蓝光钙钛矿量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，金属卤化盐BX2为溴化铅（PbBr2）、溴化锌（ZnBr2）或溴化亚锡（SnBr2），AX...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37