一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，包括：A)将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。与现有技术相比，本发明专利技术利用硅溶胶来包覆有机无机杂化钙钛矿量子点，并通过在硅溶胶中加入有机胺类化合物以抑制量子点在溶胶凝胶转化过程中的分解，实现量子点在二氧化硅玻璃中的掺杂，由于二氧化硅与有机胺类化合物的双重作用，可以极大提高荧光材料的光、热、水、氧稳定性，从而提高其在实际应用中的可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料及其制备方法
本专利技术属于钙钛矿量子点
，尤其涉及一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料及其制备方法。
技术介绍
量子点又可称为纳米晶，是由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级的原子和分子的集合体，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以其量子限域效应特别显著。基于量子效应，量子点在太阳能电池、发光器件和光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。在种类繁多的量子点中，基于钙钛矿结构的量子点以其优异的发光性能，如发光效率高和发光谱线窄，受到了人们极大的关注。钙钛矿结构呈立方体晶形，其中，全无机的CsPbX3(X＝Cl，Br，I)和有机-无机杂化的CH3NH3PbX3(X＝Cl，Br，I)是当前重点研究的钙钛矿量子点。有机无机杂化钙钛矿量子点的粒径小于10nm，其发射波长可以通过卤素的掺杂以及量子点尺寸进行调控。有机无机杂化钙钛矿量子点的发射波长可覆盖整个可见光区域，且半峰宽窄(FWHM)，约为20～50nm，其溶液中荧光量子产率可达90％以上，优良的光学性能使其在显示与发光领域备受关注。目前合成有机无机杂化钙钛矿量子点材料主要采用配体辅助再沉淀法，即通过化合物在不同溶剂中溶解度不同制备纳米晶，同时采用表面配体控制纳米晶的尺寸大小和形貌，从而得到发射波长可控的量子点材料。Brightlyluminescentandcolor-tunablecolloidalCH3NH3PbX3(X＝Br,I,Cl)quantumdots:potentialalternativesfordisplaytechnology(ZhangF,ZhongH,ChenC,etal.AcsNano,2015,9(4):4533-4542.)中，首次报道采用配体辅助再沉淀法，以正辛胺作为限制配体合成有机无机杂化钙钛矿量子点，其中杂化钙钛矿结构的通式为CH3NH3PbX3(X＝Cl，Br，I)。这种方法具体包括：首先将PbBr2(溴化铅)、CH3NH3Br(甲基溴化铵)、正辛胺、油酸按一定摩尔比例混溶于DMF(N,N-二甲基酰胺)中；将混合溶液逐滴滴入剧烈搅拌的甲苯中，最后以7000rpm/min的速度高速离心，获得分散于上清液的钙钛矿量子点材料。其中，正辛胺起到表面修饰，提高荧光量子效率以及控制尺寸的作用；采用油酸为防止纳米颗粒团聚。但是，通过上述文献报道的方法制得的量子点稳定性较差，遇水易分解，这大大限制了有机无机杂化钙钛矿量子点的产业化应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种性能稳定的基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料及其制备方法。本专利技术提供了一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，包括：A)将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。优选的，所述硅溶胶按照以下方法制备：将硅酸酯类化合物、乙醇、水与酸性催化剂混合反应，得到硅溶胶。优选的，所述酸性催化剂选自醋酸、盐酸、硫酸、硝酸与氢溴酸中的一种或多种；所述第一有机胺类化合物选自甲基卤化铵和/或苯乙胺卤盐。优选的，所述有机无机杂化钙钛矿量子点为核壳结构；所述核为CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2A′X′4，其中A与A′各自独立地选自过渡金属元素，X与X′各自独立地选自卤素；所述壳为二氧化硅。优选的，所述有机无机杂化钙钛矿量子点按照以下方法制备：以硅氧烷为配体，使其在第一有机溶剂中与过渡金属卤化物和第二有机胺类化合物混合，得到前驱液；所述硅氧烷含有端氨基；将所述前驱液与第二有机溶剂混合，在非密闭状态下产生沉淀，得到有机无机杂化钙钛矿量子点。优选的，所述硅溶胶中的二氧化硅、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点中过渡金属元素的摩尔比为(5～20)：(0.005～0.03)：0.1。优选的，所述步骤A)具体为：将第一有机胺类化合物与水混合，得到第一有机胺类化合物水溶液；将有机无机杂化钙钛矿量子点与有机溶剂混合，得到量子点混合液；将硅溶胶、第一有机胺类化合物水溶液与量子点混合液混合，干燥后得到荧光材料。优选的，所述第一有机胺类化合物水溶液中第一有机胺类化合物的浓度为0.5～2mol/L；所述量子点混合液中有机无机杂化钙钛矿量子点的浓度为0.01～0.5mol/L。优选的，所述干燥的温度为80℃～90℃；所述干燥的时间为80～160h。本专利技术还提供了一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料，所述荧光材料为掺杂有机无机杂化钙钛矿量子点与第一有机胺类化合物的二氧化硅。本专利技术提供了一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，包括：A)将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。与现有技术相比，本专利技术利用硅溶胶来包覆有机无机杂化钙钛矿量子点，并通过在硅溶胶中加入有机胺类化合物以抑制量子点在溶胶凝胶转化过程中的分解，实现量子点在二氧化硅玻璃中的掺杂，由于二氧化硅与有机胺类化合物的双重作用，可以极大提高荧光材料的光、热、水、氧稳定性，从而提高其在实际应用中的可行性。实验表明，本专利技术制备得到的基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的荧光量子产率通过F-7000光谱仪，采用积分球，450nm光作为激发光源检测，绝对荧光量子产率超过50％；发射光谱呈现单一性，发射峰较窄；发光半峰宽小于30nm，性能较好。附图说明图1为本专利技术实施例1中得到的荧光粉的扫描电镜照片；图2为本专利技术实施例1中得到的荧光粉的发射光谱图；图3为本专利技术实施例1中得到的荧光粉的XRD图谱；图4为本专利技术实施例1中得到的荧光粉在日光灯下的照片；图5为本专利技术实施例1中得到的荧光粉在紫外灯下的照片；图6为本专利技术实施例1中得到的荧光粉加热后的发射光谱图；图7为本专利技术实施例1中得到的荧光粉进行光照后的发射光谱图；图8为本专利技术实施例2中得到的荧光粉加热后的发射光谱图；图9为本专利技术实施例2中得到的荧光粉进行光照后的发射光谱图；图10为本专利技术比较例1中得到的荧光粉加热后的发射光谱图；图11为本专利技术比较例1中得到的荧光粉进行光照后的发射光谱图；图12为本专利技术比较例2中得到的荧光粉加热后的发射光谱图；图13为本专利技术比较例2中得到的荧光粉进行光照后的发射光谱图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，包括：A)将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。本专利技术利用硅溶胶来包覆有机无机杂化钙钛矿量子点，并通过在硅溶胶中加入有机胺类化合物以抑制量子点在溶胶凝胶转化过程中的分解，实现量子点在二氧化硅玻璃中的掺杂，由于二氧化硅与有机胺类化合物的双重作用，可以极大提高荧光材料的光、热、水、氧稳定性，从而提高其在实际应用中的可行性。其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。所述硅溶胶为本领域技术人员熟知的硅溶胶即可，并无特殊的限制，本专利技术中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，其特征在于，包括：A)将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，其特征在于，包括：A)将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶按照以下方法制备：将硅酸酯类化合物、乙醇、水与酸性催化剂混合反应，得到硅溶胶。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酸性催化剂选自醋酸、盐酸、硫酸、硝酸与氢溴酸中的一种或多种；所述第一有机胺类化合物选自甲基卤化铵和/或苯乙胺卤盐。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机无机杂化钙钛矿量子点为核壳结构；所述核为CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2A′X′4，其中A与A′各自独立地选自过渡金属元素，X与X′各自独立地选自卤素；所述壳为二氧化硅。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机无机杂化钙钛矿量子点按照以下方法制备：以硅氧烷为配体，使其在第一有机溶剂中与过渡金属卤化物和第二有机胺类化合物混合，得到前驱液；所述硅氧烷含有端氨基；将所述前驱液与第二有机溶剂混合，在非密闭状态下产生沉淀，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭洪尚，曾凡龙，
申请(专利权)人：中央民族大学，
类型：发明
国别省市：北京,11