一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法及氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶技术

本发明专利技术属于掺杂CsPbCl

【技术实现步骤摘要】
一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法及氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶
本专利技术属于掺杂CsPbCl3纳米晶材料制备
，具体涉及一种制备氯化镉后处理Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的方法及氯化镉后处理Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶。
技术介绍
尽管已经对Mn2+掺杂半导体纳米晶进行了近三十年的研究，但到目前为止，尚未实现Mn2+发光量子效率达到近100％。锰掺杂铯铅氯纳米晶即Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，是钛矿纳米晶的一种，红光Mn2+掺杂钙钛矿纳米晶在发光二极管及其他光电器件中具有广泛的应用前景。Mn2+发光来源于激子向Mn2+的能量传递，通过调整Mn2+的掺杂水平，可以将Mn2+的发光波长从590nm(孤立的Mn2+)调整为630nm(Mn2+-Mn2+对)。此外，Mn2+的发光效率通常取决于Mn2+复合和激子到Mn的能量传递效率。增加Mn2+的掺杂浓度有利于提高能量传递效率，获得高效的Mn2+发光。但是，过高的Mn2+浓度会在纳米晶中形成Mn2+-Mn2+对，这使得来自基体的激发能易于被缺陷态捕获。因此，仅仅通过调整掺杂钙钛矿纳米晶中Mn2+的浓度很难获得Mn2+发光量子效率近100％的纳米晶。最近研究发现，将Cu2+或Ni2+掺杂到Mn2+掺杂CsPbCl3(Mn2+:CsPbCl3)纳米晶中可以通过钝化缺陷和提高Mn掺杂水平将Mn掺杂纳米晶的发光量子效率提高到～70％。但是到目前为止，Mn2+掺杂钙钛矿纳米晶的发光效率仍远低于100％。因此，如何提高Mn2+掺杂钙钛矿纳米晶中Mn2+的发光性能成为研究人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。本专利技术的目的是至少提供一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法，该制备方法通过在室温条件下对Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶进行CdCl2后处理，改善Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的晶格形变，钝化表面缺陷及深缺陷能级，提高从基体激子到Mn2+的能量传递效率，进而不仅大大提升Mn2+的发光量子效率，而且还有效提高了Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的稳定性。本申请中，CdCl2同氯化镉，锰掺杂铯铅氯纳米晶同Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，也同Mn2+:CsPbCl3纳米晶。为解决上述技术问题，本申请的一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法，该方法包括如下步骤：步骤一：将碳酸铯和油酸、1-十八烯溶剂混合，去除瓦斯，在惰性气体保护下，搅拌加热至溶液澄清，获得油酸铯前驱体溶液；步骤二：将氯化锰、氯化铅、油酸、油胺、三正辛基膦、1-十八烯在反应容器内混合，然后将反应混合液在100～120℃温度下抽真空至混合液澄清透明，然后在惰性气体保护下升温至170～230℃。步骤三：将步骤一所得油酸铯前驱体溶液注入到步骤二中所述反应容器内的混合液中，并在170～230℃温度下保持0.5～5分钟，形成Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶产物混合液，将所述反应容器浸入冷水中冰浴，冷却至室温，之后将Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶产物混合液在有机溶剂中离心清洗，获得沉淀物即为提纯后的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，将提纯后的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶分散在1～10mL有机溶剂中，获得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶溶液。步骤四：将氯化镉与乙醇混合，然后将混合物超声处理直至溶液无色透明，获得氯化镉溶液。步骤五：将步骤四所得氯化镉溶液注入到步骤三所得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶溶液中，在室温下搅拌，之后在有机溶剂中离心清洗，获得沉淀物即为氯化镉后处理Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶。优选的，在步骤一中，所述的碳酸铯在油酸与1-十八烯混合液中的摩尔浓度为100mmol/L，油酸与1-十八烯的体积比为1:7。优选的，在步骤一中，所述去除瓦斯是指：将碳酸铯和油酸、1-十八烯溶剂混合后在真空条件下，100～120℃保持5～20分钟，至反应物中气泡消失。优选的，在步骤一中，所述惰性气体为氩气，所述搅拌加热的加热温度为为150℃，加热时间为10～20分钟。优选的，在步骤二中，油酸、油胺、三正辛基膦、1-十八烯体积比为3:3:2:12，氯化锰与氯化铅的摩尔比为(1～6):1，氯化锰与氯化铅的总和在油酸、油胺、三正辛基膦、1-十八烯混合液中的摩尔浓度为60mmol/L。优选的，在步骤二中，所述惰性气体为氩气，抽真空时间为20～40分钟。优选的，在步骤三中，步骤一所得油酸铯前驱体溶液与步骤二中所述反应容器内的混合液的体积比为1:40。。优选的，在步骤三中，所述在有机溶剂中离心清洗所用的有机溶剂为丙酮与正己烷的混合液，所述将提纯后的沉淀物分散在1～10mL有机溶剂中的有机溶剂为正己烷。优选的，在步骤四中，所述氯化镉摩尔浓度为33mmol/L，超声处理时间为5～10分钟。优选的，在步骤五中，所述氯化镉溶液与Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶溶液的体积比为(4～44):100，搅拌时间为1～30分钟，所述有机溶剂为丙酮与正己烷的混合液。另外，本申请还公开了一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶，所述一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶由上述的方法制备而得。本专利技术的有益效果采用上述方法后，至少具有如下优点：1、本专利技术首次提出利用CdCl2后处理提高Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发光量子效率及稳定性，也就是说，本申请提出了Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶材料的新的制备工艺方法，并且采用本申请的方法后所获得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，不仅具有较高的Mn2+的发光量子效率，同时还具有较强的稳定性。2、在室温条件下对Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶进行CdCl2后处理之后，由于CdCl2的引入可改善Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的晶格形变，钝化表面缺陷及深缺陷能级，提高从基体激子到Mn2+的能量传递效率，进而不仅大大提升Mn2+的发光量子效率，而且还有效提高了Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的稳定性。也就是说，采用本申请的方法后所获得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，不仅具有较高的Mn2+的发光量子效率，同时还具有较强的稳定性。3、CdCl2处理后，具有不同Mn2+掺杂浓度的纳米晶的发光量子效率从20％～66％提高到近98％～99％，发光量子效率至近100％。特别实现了单纯的红色Mn2+发光，其Mn2+的发光中心波长为627nm，发光效率从没有CdCl2处理的37％提升至99％，并且发光呈单指数衰减。此外，纳米晶应用于光电器件需要经过清洗纯化处理，未经CdCl2处理的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，其纯化一次后发光量子效率从原来的38％降低到20％，纯化三次后纳米晶已经不再发光，而经过CdCl2处理的纳米晶，其纯化一次后发光量子效率仅从原来的99％降低到98％，纯化四次后期发光量效率仍可达到87％，具有广泛的应用前景。综上所述，本申请首次提出利用CdCl2后处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n步骤一：将碳酸铯和油酸、1-十八烯溶剂混合，去除瓦斯，在惰性气体保护下，搅拌加热至溶液澄清，获得油酸铯前驱体溶液；/n步骤二：将氯化锰、氯化铅、油酸、油胺、三正辛基膦、1-十八烯在反应容器内混合，然后将反应混合液在100～120℃温度下抽真空至混合液澄清透明，然后在惰性气体保护下升温至170～230℃；/n步骤三：将步骤一所得油酸铯前驱体溶液注入到步骤二中所述反应容器内的混合液中，并在170～230℃温度下保持0.5～5分钟，形成Mn

【技术特征摘要】
1.一种制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：将碳酸铯和油酸、1-十八烯溶剂混合，去除瓦斯，在惰性气体保护下，搅拌加热至溶液澄清，获得油酸铯前驱体溶液；
步骤二：将氯化锰、氯化铅、油酸、油胺、三正辛基膦、1-十八烯在反应容器内混合，然后将反应混合液在100～120℃温度下抽真空至混合液澄清透明，然后在惰性气体保护下升温至170～230℃；
步骤三：将步骤一所得油酸铯前驱体溶液注入到步骤二中所述反应容器内的混合液中，并在170～230℃温度下保持0.5～5分钟，形成Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶产物混合液，将所述反应容器浸入冷水中冰浴，冷却至室温，之后将Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶产物混合液在有机溶剂中离心清洗，获得沉淀物即为提纯后的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶，将提纯后的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶分散在1～10mL有机溶剂中，获得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶溶液；
步骤四：将氯化镉与乙醇混合，然后将混合物超声处理直至溶液无色透明，获得氯化镉溶液；
步骤五：将步骤四所得氯化镉溶液注入到步骤三所得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶溶液中，在室温下搅拌，之后在有机溶剂中离心清洗，获得沉淀物即为氯化镉后处理Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶。


2.根据权利要求1所述的制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法，其特征在于，在步骤一中，所述的碳酸铯在油酸与1-十八烯混合液中的摩尔浓度为100mmol/L，油酸与1-十八烯的体积比为1:7。


3.根据权利要求1所述的制备氯化镉后处理锰掺杂铯铅氯纳米晶的方法，其特征在于，在步骤一中，所述去除瓦斯是指：将碳酸铯和油酸、1-十八烯溶剂混...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦，赵家龙，季思航，李海波，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22