一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，将前驱体注入剧烈搅拌下的甲苯中，反应3~5min后用甲苯离心数次，真空干燥后获得CsPbX3钙钛矿。以该方法合成CsPbX3钙钛矿，不需惰性气体保护，不需加热，只需常温滴加，且操作简单，易于重现，可在短时间内大量制备，更为重要的是，此方法制备的CsPbX3钙钛矿在乙醇等质子性溶剂中能够保持很高的稳定性，我们利用这种性质又将该方法制备的CsPbBr3钙钛矿和SiO2共混在无水乙醇中并剧烈搅拌，将CsPbBr3钙钛矿固定在了SiO2表面，获得了CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2。基于以上种种优势，使其在照明显示领域中具有很好的应用前景。

A method for synthesis of super stable fully inorganic CsPbX3 perovskite at room temperature and its application

The invention discloses a method for synthesizing ultra stable all inorganic CsPbX3 perovskite at room temperature. The precursor is injected into the toluene under intense stirring. After 3~5min, it is centrifuged several times with toluene, and CsPbX3 perovskite is obtained after vacuum drying. The synthesis of CsPbX3 perovskite with this method is not necessary for inert gas protection, without heating, only at normal temperature, easy to operate, easy to reproduce, and can be produced in a short time. More importantly, the CsPbX3 perovskite prepared by this method can maintain high stability in the proton solvent such as ethanol, and we use this method. The CsPbBr3 perovskite and SiO2 prepared by this method were mixed in anhydrous ethanol and agitated violently. The CsPbBr3 perovskite was immobilized on the surface of SiO2, and the SiO2 of CsPbBr3 perovskite function was obtained. Based on the above advantages, it has a good application prospect in the field of lighting display.

【技术实现步骤摘要】
一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法及其应用
本专利技术属于新型纳米材料的制备领域，涉及一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法及其应用。
技术介绍
全无机钙钛矿量子点(CsPbX3)是一种新型的纳米材料，与经典的镉系量子点相比，全无机钙钛矿量子点展现出更窄的发光峰(15～25nm)，更广的色域(150％NTSC)，因此在量子点显示领域具有重要的应用前景。目前，全无机钙钛矿量子点的光转换效率可达20％以上，其发光效率可达90％以上，在太阳能电池,显示器等光电器件具有广泛的应用前景。由热注射法制备钙钛矿量子点由于稳定性较弱，难以在极性溶剂中稳定存在，合成步骤复杂，合成过程需要氮气保护且需要高温反应，难以大量制备等固有的缺陷阻碍了其进一步的应用。最近曾海波课题组开发了一种低温合成CsPbX3钙钛矿的方法，相较于传统的热注射法该方法制备CsPbX3钙钛矿不需要惰性气体保护，操作也更加简单，但是该方法制备的CsPbX3钙钛矿稳定性仍然不够，对空气，水和质子性溶剂仍然很敏感，这也限制了其进一步的应用。因此，需要开发一种不仅操作简单，重现性好，而且足够稳定的全无机钙钛矿量子点的制备方法以解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法。本方法采用APTES(3-氨基丙基-三乙氧基硅烷)为唯一配体，在低温，无惰性气体保护的条件下一步合成了对湿度和质子性溶剂显示出极大抗性的CsPbX3钙钛矿，并可以将其作为硅烷化试剂进一步修饰在SiO2表面。本专利技术所要解决的技术问题是提供了所述的CsPbBr3钙钛矿在制备光电器件方面的应用。本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2及其制备方法。技术方案：本专利技术的技术方案如下：一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，该方法包括以下步骤：(1)将CsX和PbX2完全溶解在N,N-二甲基酰胺中后，加入APTES后，得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)得到的前驱体溶液注入到甲苯中，持续剧烈搅拌反应得到沉淀物；(4)离心收集步骤(2)中的沉淀物，真空干燥后获得CsPbX3钙钛矿粉末。其中，所述X为Cl，Br或I中的一种或几种。步骤(1)中N，N-二甲基酰胺的体积为5～20mL，APTES的体积为0.1～1.5mL；当所述X为Br时，所述步骤(1)中CsX、PbX2分别是CsBr和PbBr2，且浓度均为0.01～0.1moL/L。当所述X为Cl时，所述步骤(1)中CsX、PbX2分别是CsCl和PbCl2，且浓度均为0.01～0.1moL/L。当所述X为Br和Cl时，所述步骤(1)中CsX为CsCl，PbX2为PbBr2和PbCl2，且CsCl，PbBr2和PbCl2的浓度分别为0.03～0.06moL/L，0.01～0.05moL/L，0.005～0.04moL/L。当所述X为Br和Cl时，所述步骤(1)中CsX为CsBr，PbX2为PbBr2和PbCl2，且CsBr，PbBr2和PbCl2的浓度分别为0.03～0.06moL/L，0.01～0.05moL/L，0.005～0.05moL/L。当所述X为Br和I时，所述步骤(1)中CsX为CsI，PbX2为PbBr2和PbI2，且CsI，PbBr2和PbI2的浓度分别为0.02～0.06moL/L，0.01～0.05moL/L，0.01～0.03moL/L。当所述X为Br和I时，所述步骤(1)中CsX为CsBr，PbX2为PbBr2和PbI2，且CsBr，PbBr2和PbI2的浓度分别为0.02～0.06moL/L，0.01～0.05moL/L，0.01～0.03moL/L。其中，所述步骤(2)中的前驱体溶液与甲苯的体积比为1～10:100。其中，所述步骤(2)中所述反应时间为1～5min。其中，步骤(3)中离心速度为6000～8000r/min，离心时间为5～10min。本
技术实现思路
还包括上述的合成方法制得的CsPbBr3钙钛矿。本
技术实现思路
还包括所述的CsPbBr3钙钛矿在制备光电器件方面的应用。本专利技术还公开了一种CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2的制备方法，将合成的CsPbBr3钙钛矿通过APTES的硅醚键和SiO2表面的羟基在乙醇中反应，将CsPbBr3钙钛矿固定在SiO2表面。具体的，将获得的CsPbBr3钙钛矿加入到含有0.3～1gSiO2的无水乙醇中，在室温下持续搅拌12～36h，反应完毕后用乙醇离心数次获得CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2。本
技术实现思路
还包括上述的制备方法合成得到的CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2。有益效果：对于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的合成方法不需加热，只要超温滴加即可，不需要惰性气体保护，操作简单，合成所需条件及实验操作人员的专业技术要求大大降低。(2)本专利技术制备的全无机CsPbX3钙钛矿稳定性极高，能够在质子性溶剂(如乙醇，甲醇)中保持很高的稳定性，具有很高的开发价值。(3)本专利技术进一步将制备的CsPbBr3钙钛矿作为硅烷化试剂修饰在了SiO2表面，从而获得了CsPbBr3钙钛矿量子点功能化的SiO2，为其进一步更好的应用在光电领域打开了一扇窗口。附图说明图1为不同卤素配比的CsPbX3钙钛矿在可见光和紫外灯下的照片以及荧光光谱图；图1A和图1B从左至右依次为CsPbBr1.2I1.8，CsPbBr1.5I1.5，CsPbBr2I，CsPbBr3，CsPbBr2Cl，CsPbBr1.5Cl1.5，CsPbCl3；图1A为可见光下的照片，颜色依次为：红色，橙色，橘黄色，黄色，橘色，淡黄色，白色。图1B为紫外灯下的照片，颜色依次为：红色，橙色，黄绿色，绿色，青色，蓝色，淡紫色。图1C为荧光光谱图，从右至左依次为CsPbBr1.2I1.8，CsPbBr1.5I1.5，CsPbBr2I，CsPbBr3，CsPbBr2Cl，CsPbBr1.5Cl1.5，CsPbCl3。图2为CsPbBr3钙钛矿量子点的透射电子显微镜照片；图3为在钙钛矿前驱体溶液中加入不同的APTES量所制备的CsPbBr3钙钛矿的荧光光谱图及其在紫外灯下的荧光显色图；图4为在不同的质子性溶剂中0.5mg/mL的CsPbBr3钙钛矿的荧光光谱图，图4A为在乙醇中，图4B为在甲醇中，测试间隔为0.5h；图4C为其对应的相对荧光强度对时间的函数图像；图5为制备的CsPbBr3钙钛矿粉末(图5A)和CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2粉末(图5B)以及它们分散在无水乙醇中在可见光(图5C)和紫外灯下(图5D)的对比图；图6为CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2透射电子显微镜图片；图7为CsPbBr3钙钛矿功能化的SiO2分散在乙醇中的激光共聚焦照片，图7A为其在499nm激发光下的荧光图片，图7B为其在明场下的图片，图7C为其复合场下的图片；图8为CsPbX3钙钛矿制备示意图；图9为CsPbBr3钙钛矿与通过APTES的硅醚键和SiO2表面的羟基在乙醇中反应，将CsPbBr3钙钛矿固定在SiO2表面的示意图。具体实施方式以下通过具体实施方式结合附图对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将CsX和PbX2完全溶解在N，N‑二甲基酰胺中后，加入APTES中，得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)得到的前驱体溶液注入到甲苯中，持续剧烈搅拌反应得到沉淀物；(3)离心收集步骤(2)中的沉淀物，真空干燥后获得CsPbX3钙钛矿粉末。

【技术特征摘要】
1.一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将CsX和PbX2完全溶解在N，N-二甲基酰胺中后，加入APTES中，得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)得到的前驱体溶液注入到甲苯中，持续剧烈搅拌反应得到沉淀物；(3)离心收集步骤(2)中的沉淀物，真空干燥后获得CsPbX3钙钛矿粉末。2.根据权利要求1所述的室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，其特征在于，所述X为Cl，Br或I中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，其特征在于，所述步骤(2)中反应时间为1～5min。4.根据权利要求1所述的室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，其特征在于，当所述X为Br或Cl时，所述步骤(1)中CsX、PbX2浓度均为0.01～0.1moL/L。5.根据权利要求1所述的室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法，其特征在于，当所述X为Br和Cl时，所述步骤(1)中CsX为CsCl，PbX2为PbBr2和PbCl2，且CsCl，PbBr2和PbCl2的浓度分别为0.03～0.06moL/L，0.01～0.05moL/L，0.005～0.04moL/L；或当所述步骤(1)中CsX为CsBr，PbX2为PbBr2和PbCl2，且CsB...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁收年，闫其报，刘金霞，赵春芹，韩亭亭，朱红允，梁秀丽，左家莹，温雪飞，武锡锦，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32