一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点及其制备方法，属于量子点发光材料技术领域。该方法在常温且不需要任何保护气氛的条件下，通过合理控制BaBr2和PbBr2的用量配比，利用低毒且半径较小的钡离子替代部分铅离子，使合成量子点光致发光发生蓝移，由原来CsPbBr3的绿光发射蓝移至461nm附近的蓝光发射，从而制得钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点，该量子点在大气氛围下具有良好的发光稳定性，光致发光量子效率最高可超过39％，该方法简单易操作，适合扩大化生产。合扩大化生产。合扩大化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点及其制备方法


[0001]本专利技术属于量子点发光材料
，具体涉及一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，全无机卤素钙钛矿CsPbX3(X＝Cl、Br或I)因其具有可调的窄线宽光致发光、高的缺陷容忍密度以及大的光子吸收截面等优点，已在太阳能电池、激光、光电响应和发光二极管等领域显示出巨大潜力。荧光量子产率高于90％的绿光CsPbBr3量子点和红光CsPbI3量子点已被合成，以红光和绿光量子点为发光层合成的发光二极管外量子效率已达21.3％。相比于红光与绿光钙钛矿量子点，作为提高色域的关键颜色蓝光CsPbCl3荧光量子产率却低于10％，且结构极不稳定，严重阻碍了钙钛矿发光二极管在全彩显示中的应用。
[0003]目前，提高蓝光量子点发光性能的方法已有报道。最初是通过调节卤素阴离子(Br/Cl)比例，合成CsPb(Cl/Br)3蓝光量子点，但该蓝光量子点因晶格不匹配，其PLQY很低。因此，仍需寻求高荧光量子产率，且合成方法简单，易操作的钙钛矿蓝光量子点的制备方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点的制备方法；目的之二在于提供一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]1、一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点的制备方法，所述方法如下：
[0007]将CsBr、BaBr2和PbBr2混匀后，加入二甲基乙酰胺，常温下搅拌至所述CsBr、BaBr2和PbBr2完全溶解，再加入油酸和油胺，继续搅拌1
‑
2h，获得钡离子掺杂CsPbBr3前驱体溶液；向所述前驱体溶液加入甲苯，搅拌2
‑
5min后，获得钡离子掺杂CsPbBr3量子点原液；将所述量子点原液纯化后，制得钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点；所述CsBr、BaBr2、PbBr2、二甲基乙酰胺、油酸和油胺的摩尔
‑
体积比为：0.1
‑
0.4:0.05
‑
0.4:0.1
‑
0.4:2.5
‑
10:300
‑
1500:100
‑
500，mmol:mmol:mmol:mL:μL:μL。
[0008]优选地，常温下以800
‑
1200r/min的转速搅拌至所述CsBr、BaBr2和PbBr2完全溶解。
[0009]优选地，所述前驱体溶液与甲苯的体积比为0.8
‑
1:8
‑
10。
[0010]优选地，以800
‑
1000r/min的转速搅拌2
‑
5min后，获得钡离子掺杂CsPbBr3量子点原液。
[0011]优选地，所述量子点原液纯化的方法如下：将所述量子点原液以1000
‑
2500r/min的转速离心3
‑
6min后，取上清液，向所述上清液中加入乙酸甲酯，以8000
‑
10000r/min的转速离心5
‑
10min，取沉淀，即可。
[0012]优选地，所述上清液与乙酸甲酯的体积比为2
‑
3:3
‑
4.5。
[0013]2、由所述方法制备的钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点。
量子点原液；将该量子点原液以2000r/min的转速离心5min后，取上清液，按上清液与乙酸甲酯的体积比为1:2向该上清液中加入乙酸甲酯，以9000r/min的转速离心10min，取沉淀，制得钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点(标记为Ba/Pb＝0.5)，将钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点分散到4mL己烷中，得到钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点胶体。
[0027]实施例2
[0028]制备钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点
[0029]与实施例1的区别在于，将0.1mmol(21.2mg)CsBr、0.1mmol(29.72mg)BaBr2和0.1mmol(36.7mg)PbBr2混匀。制得钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点(标记为Ba/Pb＝1.0)，将钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点分散到4mL己烷中，得到钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点胶体。
[0030]对比例
[0031]制备CsPbBr3量子点
[0032]与实施例1的区别在于，将0.1mmol(21.2mg)CsBr和0.1mmol(36.7mg)PbBr2混匀。制得CsPbBr3量子点(标记为CsPbBr3)，将CsPbBr3量子点分散到4mL己烷中，得到CsPbBr3量子点胶体。
[0033]图1为实施例1、实施例2和对比例中制备的量子点的XRD图及实施例2中制备的量子点的XPS图，图1中(a)图和(b)图为三种量子点的XRD图，(b)图为(a)图中2θ为25
‑
35
°
处的放大图，图1中(c)图和(d)图为实施例1中制备的量子点的XPS图，(d)图为Ba 3d的高分辨率XPS图。由XRD图可知，三种量子点均在(100)、(110)、(200)、(211)和(220)晶面出现了明显的衍射峰，与PDF#18
‑
0364号卡片的CsPbBr3晶面指数相吻合，说明钡离子掺杂后，仍具有与CsPbBr3量子点相同的晶体结构。实施例2中量子点(Ba/Pb摩尔比为1.0时)，出现了明显的杂质衍射峰，证明过量的钡离子掺杂会对CsPbBr3钙钛矿量子点的结晶产生负面影响。进一步对XRD(200)衍射峰的细微变化进行研究，如图1中(b)所示，随着Ba/Pb摩尔比的增大，(200)衍射峰向大角度发生移动，这主要是由于钡离子的半径小于铅离子的半径钡离子对铅离子的部分替代导致CsPbBr3晶格收缩。由XPS图可知，实施例1中量子点(Ba/Pb摩尔比为0.5时)在779.4eV和794.7eV处具有明显的Ba 3d峰位，证明Ba/Pb摩尔比为0.5时合成的钡离子掺杂CsPbBr3量子点表面存在钡离子。
[0034]图2为实施例1、实施例2和对比例中制备的量子点的TEM图和粒径分布图，图2中(a)和(d)分别为对比例中量子点(标记为CsPbBr3)的TEM图和粒径分布图，图2中(b)和(e)分别为实施例1中量子点(标记为Ba/Pb＝0.5)的TEM图和粒径分布图，图2中(c)和(f)分别为实施例2中量子点(标记为Ba/Pb＝1)的TEM图和粒径分布图。由图2中(a)
‑
(c)可知，三种量子点均呈四方形，对比例、实施例1和实施例2中制备的量子点对应的(200)晶面的晶格间距分别为0.303nm、0.302nm和0.298nm，晶格间距随Ba/Pb摩尔比的增大而减小。由图2中(d)
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(f)可知，对比例、实施例1和实施例2中制备的量子点的平均粒径分别为11.37nm、10.65nm和10.36nm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述方法如下：将CsBr、BaBr2和PbBr2混匀后，加入二甲基乙酰胺，常温下搅拌至所述CsBr、BaBr2和PbBr2完全溶解，再加入油酸和油胺，继续搅拌1
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2h，获得钡离子掺杂CsPbBr3前驱体溶液；向所述前驱体溶液加入甲苯，搅拌2
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5min后，获得钡离子掺杂CsPbBr3量子点原液；将所述量子点原液纯化后，制得钡离子掺杂钙钛矿蓝光量子点；所述CsBr、BaBr2、PbBr2、二甲基乙酰胺、油酸和油胺的摩尔
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体积比为：0.1
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0.4:0.05
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0.4:0.1
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0.4:2.5
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10:300
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1500:100
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500，mmol:mmol:mmol:mL:μL:μL。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，常温下以800
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1200r/min的转速搅拌至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凡菊，谭永前，唐孝生，荆涛，
申请(专利权)人：凯里学院，
类型：发明
国别省市：