一种高热稳定性钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于发光材料技术领域，具体涉及一种高热稳定性钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料及其制备方法和应用。所述发光材料包括钙钛矿量子点和羟基磷灰石，其中钙钛矿量子点的浓度为2

【技术实现步骤摘要】
一种高热稳定性钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种高热稳定性钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，源于金属卤化物钙钛矿量子点具备成本低、发光效率高、光谱可调、色纯度高等优良性能，使其成为照明显示领域的明星材料，成为业内的研究热点。CsPbX3量子点已经在太阳能电池、激光器、光探测器以及发光二极管等光电领域具有十分广泛的应用。
[0003]尽管该材料具有很多优良特性，且发展迅速，但结构稳定性差、使用有毒重金属元素Pb为制约其进一步发展的重要影响因素。于是在保持其优良性能的同时获得良好的稳定性是钙钛矿实际应用的主要挑战之一。
[0004]全无机钙钛矿纳米晶通常采用高温热注射法制备。然而，这种制备方法需要高温、惰性气体以及局部注射，严重阻碍了其大规模应用。本文在高温下通过负载的方法合成了稳定的、高发光性能的Pe
‑
QDs钙钛矿量子点，考察了溶剂密度、极性和载体种类对钙钛矿量子点的反应过程、晶体结构、微观形貌和光学性能的影响。钙钛矿量子点在羟基磷灰石的吸附下不仅极大地提高了其化学稳定性，发光强度，同时在非极性溶液中也可以保持较好的光学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高热稳定性钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术一方面提供一种钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料，所述发光材料包括钙钛矿量子点和羟基磷灰石，其中钙钛矿量子点的浓度为2
‑
30wt％；所述钙钛矿量子点的化学组成为CsPbBr3@CsPb2Br5，所述羟基磷灰石化学组成为Ca5(PO4)3(OH)；所述发光材料化学通式为：CsPbBr3@CsPb2Br5/Ca5(PO4)3(OH)。
[0008]上述技术方案中，进一步地，所述钙钛矿量子点的粒径为2
‑
5nm。
[0009]上述技术方案中，进一步地，所述钙钛矿量子点CsPbBr3@CsPb2Br5浓度为5wt％
‑
20wt％。
[0010]上述技术方案中，进一步地，所述钙钛矿量子点CsPbBr3@CsPb2Br5浓度为5wt％
‑
15wt％。
[0011]上述技术方案中，进一步地，当在365
‑
400nm激发时，发出峰值波长位于518nm的绿光。
[0012]本专利技术另一方面提供一种上述发光材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0013](1)将溴化铅和溴化铯分散于DMF溶液中，得到CsPbBr3量子点分散液；
[0014](2)将步骤(1)得到的CsPbBr3量子点分散液中加入羟基磷灰石粉末，搅拌混匀；
[0015](3)将步骤(2)得到的混合物干燥、研磨，随后烧结，得到钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料。
[0016]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(1)中，溴化铅和溴化铯摩尔比为0.9
‑
1.1：1，所述溴化铅和溴化铯的总摩尔浓度为0.1
‑
10mg/mL。
[0017]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(2)中，CsPbBr3量子点与羟基磷灰石的质量比为1：1
‑
100。
[0018]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(3)中，烧结温度为400℃
‑
700℃。
[0019]上述技术方案中，进一步地，所述羟基磷灰石粉末的制备方法包括以下步骤：
[0020]a.分别称取硝酸钙和磷酸氢二铵，制备浓度为0.5
‑
5mg/mL的硝酸钙溶液和浓度为0.5
‑
5mg/mL的磷酸氢二铵溶液；
[0021]b.将表面活性剂CTAB加入硝酸钙溶液中，加入硝酸溶液调节pH值至1
‑
3，搅拌至充分溶解，得到混合液A；
[0022]c.将混合液A与磷酸氢二铵溶液混匀，加入氨水调节pH值至9
‑
12，恒温搅拌，得到混合液B；
[0023]d.将混合液B离心取上清液，烘干，随后烧结，得到羟基磷灰石粉末。
[0024]上述技术方案中，进一步地，所述步骤b中，混合液A中表面活性剂CTAB浓度为5
‑
10mg/ml。
[0025]上述技术方案中，进一步地，所述步骤c中，恒温搅拌的温度为50℃
‑
100℃，转速为3000
‑
8000rpm/s，时间为5
‑
20min。
[0026]上述技术方案中，进一步地，所述步骤d中，烧结温度为400℃
‑
800℃，烧结时间为2
‑
8小时。
[0027]本专利技术再一方面提供一种上述钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料在照明器件、指纹识别、生物细胞成像中的应用。
[0028]上述技术方案中，进一步地，在照明器件中，用于制备LED灯珠；在指纹识别中，在365nm～400nm的紫外光芯片激发时，可得到明亮的绿光来实现黑暗环境下不易发现的指纹的获取，识别；由于基磷灰石载体的生物相容性，在生物细胞成像方面也有着一定的作用。
[0029]本专利技术的有益效果为：
[0030]1、本专利技术钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料的制备方法工艺简单，设备要求低，能耗少，环境友好，具有良好的产业化前景和应用前景。
[0031]2、本专利技术所得到的钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料，可用于显示照明器件和指纹识别中时，可在近紫外光激发下，实现了单一绿光发射，峰值位于518nm，绿光发射峰的峰宽较窄(半峰宽仅为20
‑
35nm)，有着很好的单色性，有利于在显示照明领域的应用。
[0032]3、本专利技术通过羟基磷灰石负载量子点有效地提高了量子点的稳定性，使其在非极性溶剂中也可以保持一定的强度。
附图说明
[0033]图1为本专利技术不同烧结温度下制备的发光材料X射线衍射谱图；
[0034]图2为本专利技术不同钙钛矿量子点负载浓度的发光材料的X射线衍射谱图；
[0035]图3为本专利技术不同烧结温度下制备的发光材料在365nm波长激发下的发射光谱；
[0036]图4为本专利技术不同钙钛矿量子点负载浓度的发光材料在365nm波长激发下的发射光谱；
[0037]图5为本专利技术实施例4制得的样品与对比例2制得的样品，放入10ml水溶液中，在365nm紫外灯照射下拍摄的照片。
具体实施方式
[0038]下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但专利技术的保护范围不限于此。
[0039]实施例1
[0040]表1
[0041][0042][0043]按化学计量比称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料，其特征在于，所述发光材料包括钙钛矿量子点和羟基磷灰石，其中钙钛矿量子点的浓度为2
‑
30wt％；所述钙钛矿量子点的化学组成为CsPbBr3@CsPb2Br5，所述羟基磷灰石化学组成为Ca5(PO4)3(OH)；所述发光材料化学通式为：CsPbBr3@CsPb2Br5/Ca5(PO4)3(OH)。2.根据权利要求1所述的复合发光材料，其特征在于，所述钙钛矿量子点的粒径为2
‑
5nm。3.一种权利要求1
‑
2任一项所述发光材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将溴化铅和溴化铯分散于DMF溶液中，得到CsPbBr3量子点分散液；(2)将步骤(1)得到的CsPbBr3量子点分散液中加入羟基磷灰石粉末，搅拌混匀；(3)将步骤(2)得到的混合物干燥、研磨，随后烧结，得到钙钛矿量子点/羟基磷灰石复合发光材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溴化铅和溴化铯摩尔比为0.9
‑
1.1：1，所述溴化铅和溴化铯的总摩尔浓度为0.1
‑
10mg/mL。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，CsPbBr3量子点与羟基磷灰石的质量比为1：1
‑
100。6.根据权利要求3述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，烧结温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦杰，赵嘉恒，于晶杰，赵和瑞，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：