一种发橙光钙钛矿量子点材料及其合成制造技术

本发明专利技术公开了一种发橙光钙钛矿量子点材料的合成，首先，配置物质的量浓度为0.15mol/L的溴化铅的N，N‑二甲基甲酰胺溶液，记为溶液A；向溶液A中加入乙胺氢盐酸盐得到溶液B，其中，加入的乙胺氢盐酸盐与溴化铅物质的量之比为3:4；然后将溶液B置于加热台，磁力搅拌，并加热至80℃保持1～2h，得到的反应原液记为溶液C；用移液枪移取适量的溶液C加入到剧烈搅拌的丙酮中，立即有黄色固体析出，搅拌20‑30min，其中溶液C与丙酮的体积比为1～2:20；将黄色固体用丙酮洗涤2～3次，并真空干燥8～12h。本发明专利技术合成的量子点自然环境下不发光，当溶于DMF时发橙光，可用于信息保密。

An orange-emitting perovskite quantum dot material and its synthesis

【技术实现步骤摘要】
一种发橙光钙钛矿量子点材料及其合成
本专利技术涉及纳米材料领域，具体涉及一种发橙光钙钛矿量子点材料及其合成。
技术介绍
能源消费增长是世界经济增长的必然结果。为解决能源困境，人们积极寻找新能源，开发各种光伏技术。虽然基于无机半导体太阳能电池的光电转换效率已经超过20％，单高昂的制造成本阻碍了这些光伏器件的大规模化商业应用。因此，开发低成本、高效率的新型太阳能电池具有重要意义。近年来，“钙钛矿热”一词不断出现在人们的视野中，由于其优异的光电特性，成本低廉，制备工艺简单，能带连续可调等一系列优势，受到了研究者的广泛关注。尤其在太阳能电池领域，钙钛矿材料因具有出色的吸收特性，较低的缺陷态密度，优异的载流子扩散距离使其在光电器件领域取得了长足的进步。三维钙钛矿材料因其在光电领域上的成功应用引起了科研界和工业界的广泛关注，基于该材料的太阳能电池的光电转换效率在短短几年之内迅速地从3.8％上升到超过23％，取得了令人瞩目的发展。尽管表现优异,但是三维铅卤钙钛矿材料的长期不稳定性是制约其发展的瓶颈。在钙钛矿结构中引入长链有机铵盐形成低维度的钙钛矿是一种有效的手段。与易降解的3D钙钛矿材料相比较，低维度钙钛矿材料能在相对更苛刻的条件，如长期潮湿、光照下保持长期稳定性。同时与传统的量子点相比，钙钛矿量子点具有较大的优势。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提出的一种发橙光的钙钛矿量子点材料及其合成，合成得到的钙钛矿量子点材料，为黄色固体粉末，自然环境下不发光，当溶于DMF时发橙光，比较这两种情况下的稳态光谱，对两种不同情况下的量子点进行比较，通过不同聚集状态下稳态光谱的比较,得出该钙钛矿量子点材料荧光发射起源是其表面缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种发橙光的钙钛矿量子点材料的合成，包括以下步骤：步骤一、将溴化铅溶于N，N-二甲基甲酰胺中，配置物质的量浓度为0.15mol/L的溴化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，记为溶液A；步骤二、向溶液A中加入乙胺氢盐酸盐得到溶液B，其中，加入的乙胺氢盐酸盐与溶液A中溴化铅物质的量之比为3:4；步骤三：将溶液B置于加热台，磁力搅拌，并加热至80℃保持1～2h，得到的反应原液，记为溶液C；步骤四：用移液枪移取适量的溶液C加入到剧烈搅拌的丙酮中，其中，溶液C与丙酮的体积比为1～2:20，有黄色固体析出，搅拌20-30min；步骤五：将步骤四中得到的黄色固体用丙酮洗涤2～3次，并真空干燥8～12h，所得即为发橙光的钙钛矿量子点材料。按照本专利技术方法合成得到的量子点材料为黄色固体放置于暗箱不发光；将该量子点材料溶于N，N-二甲基甲酰胺中，置于暗箱中，用365nm紫外灯照射，发橙光。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的合成量子点的过程，操作简单，后处理少，成本低，便于大量生产；通过比较本专利技术合成方法获得的量子点在不同聚集状态下的稳态光谱性质以及365nm紫外灯照射发光情况，稳态光谱的差异很大，说明荧光发射起源不是合成量子点的固有性质而是表面缺陷，进而就解释了365nm紫外灯照射发光情况不同的现象。利用对本专利技术产物的分析方法可以对其它类似体系的光物理性质研究有一定的指导作用。附图说明图1为本专利技术合成获得的量子点的粉末X射线衍射图；图2为量子点在DMF中的紫外-可见吸收图；图3为量子点在DMF中的激发图；图4-1为量子点在DMF中的荧光发射图(未归一化)；图4-2为量子点在DMF中的荧光发射图(归一化)；图5为量子点的固体紫外吸收图；图6-1为量子点在激发波长范围为270-380nm的固体荧光发射图(未归一化)；图6-2为量子点在不同激发波长下的固体荧光发射图(归一化)，激发波长分别为290nm、330nm、340nm、380nm。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。实施例：(EA)4Pb3Br10量子点的合成，称量0.3mmol的溴化铅(PbBr2)置于10ml玻璃瓶中，加入2mlN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，得到溴化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液；再称量0.4mmol的乙胺氢盐酸盐(EABr)加入到上述的溴化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，磁力搅拌，加热到80℃并保持2h，得到的反应原液为前体液，取1000ul该前体液加入到10ml的剧烈搅拌的丙酮中，立即有黄色固体析出，然后搅拌30min，用丙酮洗涤得到的黄色固体的产物，真空干燥过夜。上述实施例所得样品的XRD测试：取适量实施例制得的样品，制样后用X射线衍射仪(布鲁克)X′pertpro，测试条件为：40KV，40MA，扫速0.13°/步，步长0.0167，2θ为5—50°；该样品的XRD图如图1所示。通过该图1得知，合成的量子点的结晶性很好。将上述实施例合成得到的量子点溶于DMF，进行稳态光谱测试。图2为量子点在DMF中的紫外-可见吸收图，该量子点的最大吸收在320nm处，边缘吸收在400nm处。图3为量子点在DMF中的激发图，该量子点的最大激发波长在350nm。图4-1为量子点在DMF中的荧光发射图(未归一化)，改变激发波长,荧光强度先增后减，合成量子点的荧光发射强度在最大激发波长处达到最值。图4-2量子点在DMF中的荧光发射图(归一化)，该量子点的最大荧光发射波长大约在在600nm处，改变激发波长，荧光发射最大发射峰位置不变，说明合成量子点在该聚集状态下的荧光发射不依赖激发波长。比较图2和图4-1、图4-2，可以得到约有150nm的斯托克位移。图5为上述实施例合成得到的量子点的固体紫外吸收图。通过图5得知，固体的吸收范围为200nm-450nm，边缘吸收在450nm。图6-1为量子点在激发波长范围为270-380nm的固体荧光发射图(未归一化)，改变激发波长，发现两个发射峰的相对大小在变化，激发波长增大，荧光强度增大，且在较大吸收270-290nm，荧光强度不大，说明该聚集状态下自吸收现象严重，在暗箱用紫外灯365nm照射不发光。图6-2将激发波长为390nm、330nm、340nm、380nm的荧光发射图归一化处理，可以得到，290nm激发，469nm处有最大发射峰并在456nm处有侧峰；330nm激发，有两个强度差不多的峰456nm、467nm；340nm激发，447nm处有最大发射峰并在457处有侧峰；380nm激发的荧光发射图与330nm激发的图几乎完全重合，该量子点在该聚集状态下具有激发波长依赖的性质。本专利技术合成获得的量子点溶于溶剂DMF中时，荧光发射峰位置较无溶剂时有130-150nm的偏移，这是因为在DMF中吸收带窄，边缘吸收小，可能抑制了亚带隙的出现。将无色的量子点的DMF溶液置于暗箱，用365nm紫外灯照射，发橙光。纯固体时，自吸收严重以及非辐射跃迁多，荧光猝灭，量子点溶于DMF，有利于减少自吸收以及非辐射过程，在一定程度上促进辐射跃迁。两种聚集状态下，稳态光谱性质差异很大，说明荧光发射的起源是表面缺陷，而不是固有性质。综上，本专利技术合成方法制备得到的钙钛矿量子点，固态时为黄色固体，置于暗箱，用365nm紫外光照射不发光，将该钙钛矿量子点溶于DMF中，再次置于暗箱，用365nm紫外光照射，发橙光。通过分析不同聚集状态下的稳态光谱，对所合成量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发橙光的钙钛矿量子点材料的合成，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将溴化铅溶于N，N‑二甲基甲酰胺中，配置物质的量浓度为0.15mol/L的溴化铅的N，N‑二甲基甲酰胺溶液，记为溶液A；步骤二、向溶液A中加入乙胺氢盐酸盐得到溶液B，其中，加入的乙胺氢盐酸盐与溶液A中溴化铅物质的量之比为3:4；步骤三：将溶液B置于加热台，磁力搅拌，并加热至80℃保持1～2h，得到的反应原液，记为溶液C；步骤四：用移液枪移取适量的溶液C加入到剧烈搅拌的丙酮中，其中，溶液C与丙酮的体积比为1～2:20，有黄色固体析出，搅拌20‑30min；步骤五：将步骤四中得到的黄色固体用丙酮洗涤2～3次，并真空干燥8～12h，所得即为发橙光的钙钛矿量子点材料。

【技术特征摘要】
1.一种发橙光的钙钛矿量子点材料的合成，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将溴化铅溶于N，N-二甲基甲酰胺中，配置物质的量浓度为0.15mol/L的溴化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，记为溶液A；步骤二、向溶液A中加入乙胺氢盐酸盐得到溶液B，其中，加入的乙胺氢盐酸盐与溶液A中溴化铅物质的量之比为3:4；步骤三：将溶液B置于加热台，磁力搅拌，并加热至80℃保持1～2h，得到的反应原液，记为溶液C；步骤四...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广久，刘亚兰，王朝，钟志成，王布施，周晨阳，马淋淋，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12