一种全无机钙钛矿CsPbBr制造技术

本发明专利技术公开了一种全无机钙钛矿CsPbBr

A kind of all inorganic perovskite cspbbr

【技术实现步骤摘要】
一种全无机钙钛矿CsPbBr3量子点超晶格的制备方法
本专利技术涉及一种全无机钙钛矿CsPbBr3量子点超晶格的制备方法。
技术介绍
近年来兴起的卤化物钙钛矿纳米材料具有优良的光学性能，比如光致发光、电致发光、荧光量子效率高、载流子扩散长度长、载流子迁移速率高等优势，使钙钛矿纳米材料广泛应用于光探测器、激光、光波导、LED等光电子器件领域。对于全无机钙钛矿CsPbX3(X＝Cl,Br,I)量子点来说，尺寸以及形貌会直接影响纳米材料的物理和化学性质，将钙钛矿量子点自组装成有序的超晶格纳米晶是开发新型光电纳米器件的一种新的研究方法。在实现钙钛矿纳米晶做发光材料的过程中，尽管零维，一维和二维CsPbBr3钙钛矿纳米晶的发展十分迅速，尤其在LED等发光器件中有着巨大的应用前景，但要实现具有高量子效率的CsPbBr3钙钛矿纳米晶仍然具有一定难度。而基于单个CsPbBr3钙钛矿量子点自组装超晶格结构，由于粒子间电子耦合，显示出红移的发射波长，这种电子耦合使光致发光峰红移到纯绿色，降低了非辐射复合，在LED等发光器件中与红光和蓝光混合能形成标准更高的白光。制备钙钛矿量子点自组装超晶格一般使用浓胶体前体纳米晶溶液在固体基质上缓慢溶剂蒸发法，这种合成量子点自组装有序超晶格结构的方法简单易操作，但是对量子点有以下几点要求：稳定性高，量子产率高，晶格结构好，尺寸分布均匀，量子点溶液浓度高。而合成量子点的步骤分为室温一锅法和热注入法，采用室温一锅法合成的量子点相比热注入法量子点光学性质和稳定性比较差，量子产率也比较低，一般的热注入法合成的量子点浓度比较小，不利于自组装有序超晶格结构的形成。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种全无机钙钛矿CsPbBr3量子点超晶格的合成方法，通过对热注入法的改进，可以直接合成稳定、量子产率高、尺寸均匀、晶格结构好的的浓钙钛矿量子点。之后在玻璃基底上经溶剂缓慢蒸发形成钙钛矿量子点超晶格结构，制备的钙钛矿超晶格结构量子产率、稳定性较高。具体技术方案如下：一种全无机钙钛矿CsPbBr3量子点自组装超晶格结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铯盐和有机酸混合，在惰性气体或者真空的保护下，加热反应至铯盐溶解，得到铯离子的酸溶液；(2)将有机酸和有机胺混合于容器内，真空加热除水备用；(3)将溴化铅加入长链烯烃溶剂中，在真空或者惰性气体保护下，加热除水，然后注入步骤(2)获得的混合溶液，溶解铅盐；再将步骤(1)获得的铯离子的酸溶液预热之后注入，反应完毕后冷却，得到CsPbBr3粗溶液；(4)将步骤(3)获得的CsPbBr3粗溶液离心，将沉淀分散在己烷中，再次震荡离心，取上清液，得己烷量子点溶液；将己烷量子点溶液稀释后，向其中加入丙酮，然后离心，得纳米晶沉淀；分散纳米晶于甲苯中，得到CsPbBr3甲苯溶液，作制备超晶格备用；(5)将步骤(4)获得的CsPbBr3甲苯溶液分散于硅基底上，甲苯蒸发后，得到CsPbBr3超晶格结构纳米晶。优选的，步骤(1)中的铯盐为硫酸铯(Cs2SO4)、碳酸铯(Cs2CO3)、碳酸氢铯(CsHCO3)、醋酸铯(CH3COOCs)中的一种或数种。优选的，步骤(1)中的有机酸为油酸、乙酸、辛酸、己酸中的一种或数种。优选的，步骤(1)中有机酸与铯盐的摩尔比为(30～45)：1，可为30：1、35：1、40：1、45：1等等。优选的，步骤(1)中的所述加热的工作条件为：100～130℃除水处理30～90min后，升温至140℃～180℃，加热30～90min。优选的，步骤(2)中有机酸为乙酸、己酸、辛酸、油酸中的一种或数种。优选的，步骤(2)中的有机胺为己胺、辛胺、油胺中的一种或数种。优选的，步骤(2)中有机酸与有机胺体积比为(0.5～2)：1，如0.5：1、1：1、1.5：1、2：1等等。优选的，步骤(2)与步骤(3)中加热除水的工作条件为：100～130℃加热30～90min。优选的，步骤(3)中，步骤(1)获得的溶液、步骤(2)获得的溶液与长链烯烃的体积比为1:1:10；优选的，步骤(3)中的烯烃为二十烯、十八烯、十六烯、十四烯、十二烯中的一种或任意两种。优选的，步骤(3)中长链烯烃与溴化铅的摩尔比为(50～100)：1，如50：1、60：1、70：1、80：1、90：1、100：1。优选的，步骤(3)中的反应时间为5s～20min。优选的，步骤(3)中所述的冷却为冷却至25℃以下。优选的，步骤(4)中稀释上清液的稀释液为己烷、油酸与油胺的混合物，其中，己烷：油酸：油胺的体积比为250:3:3。进一步优选，其特征在于，步骤(4)中所述的稀释液中的己烷与己烷量子点溶液的体积比为1:1；己烷量子点溶液：丙酮：甲苯的体积比为1:1:60；。优选的，步骤(4)中所述离心的工作条件为：9000～13000rpm离心5min。优选的，步骤(5)的工作条件为：将硅基底浸入无机酸水溶液0.5～5min，然后用去离子水清洗硅基底并将其放入玻璃培养皿中，保持硅基底的水平放置，将步骤(4)得到的CsPbBr3甲苯溶液分散到基底上，甲苯蒸发后，得到CsPbBr3超晶格结构纳米晶；进一步优选，步骤(5)中的无机酸为碳酸、乙酸、次氯酸、氢氟酸中的一种。进一步优选，步骤(5)中的无机酸水溶液浓度为2wt％～8wt％，如2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％。所述的硅基底为薄玻璃片。本专利技术的有益效果如下：本专利技术对热注入法进行了改进，直接合成了稳定、量子产率高、尺寸均匀、晶格结构好的的浓钙钛矿量子点。本专利技术获得的量子点溶液在玻璃基底上经溶剂缓慢蒸发形成钙钛矿量子点超晶格结构，制备的钙钛矿超晶格结构量子产率高，稳定性好。附图说明图1为本专利技术实施例1获得的CsPbBr3钙钛矿超晶格纳米晶的TEM图；图2为本专利技术实施例1获得的CsPbBr3钙钛矿超晶格纳米晶的HR-TEM图。具体实施方式以下结合实例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术实施例中使用的试剂与物料均为市售普通商品。实施例1一种全无机钙钛矿CsPbBr3量子点自组装超晶格结构的制备方法，包括如下步骤：(1)将摩尔比为10：1的碳酸铯和油酸混合，在惰性气体保护下，加热至120℃除水60min，然后升温至150℃加热60min，碳酸铯溶解，得到铯离子的酸溶液；(2)将体积比为1:1的油酸和油胺混合于三角瓶内，真空120℃加热60min除水,备用；(3)将溴化铅加入十八烯中，十八烯与溴化铅的摩尔比为80:1，在惰性气体保护下，120℃加热60min除水，然后注入步骤(2)获得的混合溶液，溶解溴化铅；再将步骤(1)获得的铯离子的酸溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全无机钙钛矿CsPbBr

【技术特征摘要】
1.一种全无机钙钛矿CsPbBr3量子点自组装超晶格结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铯盐和有机酸混合，在惰性气体或者真空的保护下，加热反应至铯盐溶解，得到铯离子的酸溶液；
(2)将有机酸和有机胺混合于容器内，真空加热除水备用；
(3)将溴化铅加入长链烯烃溶剂，在真空或者惰性气体保护下，加热除水，然后注入步骤(2)获得的混合溶液，溶解铅盐；再将步骤(1)获得的铯离子的酸溶液预热之后注入，反应完毕后冷却，得到CsPbBr3粗溶液；
(4)将步骤(3)获得的CsPbBr3粗溶液离心，将沉淀分散在己烷中，再次离心，取上清液，得己烷量子点溶液；将己烷量子点溶液稀释后，向其中加入丙酮，然后离心，得纳米晶沉淀；分散纳米晶于甲苯中，得到CsPbBr3甲苯溶液，作制备超晶格备用；
(5)将步骤(4)获得的CsPbBr3甲苯溶液分散于硅基底上，甲苯蒸发后，得到CsPbBr3超晶格结构纳米晶。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的铯盐为氟化铯、硫酸铯、碳酸铯、碳酸氢铯、醋酸铯中的一种或数种；步骤(1)中的有机酸为油酸、乙酸、辛酸、己酸中的一种或数种；步骤(1)中有机酸与铯盐的摩尔比为(30～45)：1。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的所述加热的工作条件为：100～130℃除水30～90min后，升温至140℃～180℃，加热30～90min。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中有机酸为乙酸、己酸、辛酸、油酸中的一种或数种；步骤(2)中的有机胺为己胺、辛胺、油胺中的一种或数种；步骤(2)中有机酸与...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钦峰，石艺，焦蒙蒙，张树芳，杨传路，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37