一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶及其制备方法，属于半导体纳米材料技术领域，通过在室温下采用基于无极性溶剂的配体辅助共沉淀法制备高质量甲脒铅碘近红外纳米晶，并且在合成过程中引入氟化钕溶液，经纯化后获得均匀分散的近红外钙钛矿核壳纳米晶胶体溶液；该方法在钙钛矿纳米晶表面形成排列致密的微纳结构，将钙钛矿纳米晶进行封装，使氟化钕材料形成无机外部封层，能够减少有机壳层对电荷传输的不利影响；且该方法操作简单，能够减少纳米晶与外界环境的接触，成功提高了钙钛矿纳米晶的热稳定性、溶液稳定性、紫外光照稳定性、及单个纳米晶的荧光稳定性。及单个纳米晶的荧光稳定性。及单个纳米晶的荧光稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体纳米材料
，尤其涉及一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法。

技术介绍

[0002]作为一种新型荧光半导体纳米材料，卤化物钙钛矿纳米晶具有缺陷容忍度高，发射峰窄，易制备以及在整个可见光范围内光谱可调等优异性质，近年来在照明及显示领域彰显出广阔的应用前景。在过去的几年中，经过对表面处理、原位掺杂等缺陷钝化策略的不断优化，钙钛矿纳米晶的光致发光量子产率(photoluminescence quantum yield，PLQY)显著提高。然而，钙钛矿纳米晶的离子性质以及较大的比表面积使其容易受到破坏，导致发光效率降低，因此严重阻碍了其实际应用。在钙钛矿表面包覆壳层可钝化表面缺陷并隔绝外部环境侵蚀，为提高稳定性提供了一种有效的策略。使用无机壳层结构可避免有机壳层对纳米晶导电性的不利影响，但构筑无机包覆壳层通常需要依赖高温条件，操作较为复杂，不利于低成本的实际应用。因此，开发一种低成本制备核壳结构的方法对提高钙钛矿纳米晶稳定性从而推进其应用具有重要意义。

技术实现思路

[0003]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，该制备方法可在室温条件下进行，工艺简单、成本低廉，最终获得的带有核壳结构的钙钛矿纳米晶具有良好的稳定性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0006]S1：使用乙酸甲脒(CH3COOCH(NH2)2,FAAc))和油酸制备A位前驱体溶液；
[0007]S2：制备碘化铅(PbI2)前驱体溶液；
[0008]S3：制备氟化钕(NdF3)前驱体溶液；
[0009]S4：将A位前驱体溶液加入到PbI2前驱体溶液中，搅拌，然后加入NdF3前驱体溶液，离心分散，得到近红外钙钛矿核壳纳米晶胶体溶液。
[0010]进一步的，步骤S1的具体操作过程为：将FAAc溶解至油酸中，加热搅拌，待单价阳离子完全溶解在油酸中后，得到A位前驱体溶液，冷却至室温备用；
[0011]其中，FAAc与的摩尔体积比为1：0.3～0.5mmol/mL，加热温度为70～90℃，加热时间为15～30min。
[0012]进一步的，步骤S2的具体操作包括以下步骤：
[0013]S201：将PbI2粉末溶解至带有油酸和油胺的甲苯溶液中，100℃加热搅拌，然后冷却至室温；
[0014]其中，每10mL甲苯溶液中含有的油酸和油胺量分别为0.05～0.15mL、0.1～0.2mL；PbI2粉末与甲苯溶液的摩尔体积比为0.5～1.5:100mmol/mL；
[0015]S202：离心去除未溶解的PbI2粉末，得到PbI2前驱体溶液。
[0016]进一步的，步骤S201中，每10mL甲苯溶液中含有的油酸和油胺量分别为0.1mL和0.15mL；PbI2与甲苯溶液的摩尔体积比为1:100mmol/mL。
[0017]进一步的，步骤S3的具体操作过程为：将NdF3加入到异丙醇溶液中，室温下搅拌2～4小时，得到NdF3前驱体溶液；
[0018]其中，NdF3与异丙醇的摩尔体积比为0.1:0.5～1.5mmol/mL。
[0019]进一步的，步骤S3中NdF3与异丙醇的摩尔体积比为0.1:1mmol/mL。
[0020]进一步的，步骤S4的具体操作过程包括：
[0021]S401：将A位前驱体溶液加入到PbI2前驱体溶液中；其中，A位前驱体溶液与PbI2前驱体溶液的体积比为4～6:100；
[0022]S402：对步骤S401中得到的混合液进行搅拌，转速为1000rmp，搅拌时间2.5min；
[0023]S403：向步骤S402搅拌均匀后的混合液中加入NdF3前驱体溶液，其中，NdF3前驱体溶液与A位前驱体溶液的体积比为2：4～6；
[0024]S404：对步骤S403中得到的混合液进行离心分散，得到近红外钙钛矿核壳纳米晶胶体溶液。
[0025]进一步的，步骤S404的具体操作包括以下步骤，
[0026]S4041：将步骤S403中得到的混合液9000rmp离心处理后，倒掉上清液，倒置，得到纳米晶沉降物；
[0027]S4042：在步骤S4041得到的纳米晶沉降物中加入分散剂，待分散均匀后二次离心，取上清液，并加入正己烷进行稀释，得到近红外钙钛矿核壳纳米晶胶体溶液。
[0028]进一步的，利用上述所述的制备方法制备得到的钙钛矿纳米晶。
[0029]进一步的，所述钙钛矿纳米晶的分子式为ABX3；其中，A为FA
+
；B为Pb
2+
；X为I
‑
。
[0030]本专利技术的有益效果是：
[0031]1、本专利技术中带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法可以在室温下进行，耗能较少，操作简单；最终形成的钙钛矿纳米晶外包覆有无机核壳层，有效钝化钙钛矿纳米晶表面的缺陷，有利于钙钛矿纳米晶光学性能的提升。
[0032]2、利用本专利技术中的制备方法制备出来的近红外钙钛矿核壳纳米晶胶体溶液，经过稳定性测试发现，其溶液稳定性、相稳定性、热稳定性、紫外光照稳定性及单个纳米晶的荧光稳定性均得到显著提升。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例一和实施例二中制备得到的甲脒铅碘(FAPbI3)纳米晶和FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶的透射电子显微镜(TEM)照片。
[0034]图2为本专利技术实施例一中制备得到的FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶的高分辨TEM图片以及相应的晶格间距。。
[0035]图3为本专利技术实施例一和实施例二中制备得到的FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶和FAPbI3纳米晶光致发光曲线及吸收曲线。
[0036]图4为本专利技术实施例一和实施例二中制备得到的FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶和FAPbI3纳米晶溶液光致发光稳定性。
[0037]图5为本专利技术实施例一和实施例二中制备得到的FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶和FAPbI3纳米晶热稳定性。
[0038]图6为本专利技术实施例一和实施例二中制备得到的FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶和FAPbI3纳米晶紫外光照稳定性。
[0039]图7为本专利技术实施例一和实施例二中制备得到的FAPbI3@NdF3钙钛矿核壳纳米晶和FAPbI3纳米晶的单个纳米晶荧光稳定性。
具体实施方式
[0040]为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的描述。
[0041]实施例一：
[0042]一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，包括以下步骤，
[0043]S1：使用FAAc和油酸制备A位前驱体溶液；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：使用乙酸甲脒和油酸制备A位前驱体溶液；S2：制备碘化铅前驱体溶液；S3：制备氟化钕前驱体溶液；S4：将A位前驱体溶液加入到碘化铅前驱体溶液中，搅拌，然后加入氟化钕前驱体溶液，离心分散，得到近红外钙钛矿核壳纳米晶胶体溶液。2.根据权利要求1所述的一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体操作过程为：将乙酸甲脒溶解至油酸中，加热搅拌，待单价阳离子完全溶解在油酸中后，得到A位前驱体溶液，冷却至室温备用；其中，乙酸甲脒与油酸的摩尔体积比为1：0.3～0.5mmol/mL，加热温度为70～90℃，加热时间为15～30min。3.根据权利要求2所述的一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤S2的具体操作包括以下步骤：S201：将碘化铅粉末溶解至带有油酸和油胺的甲苯溶液中，100℃加热搅拌，然后冷却至室温；其中，每10mL甲苯溶液中含有的油酸和油胺量分别为0.05～0.15mL、0.1～0.2mL；碘化铅粉末与甲苯溶液的摩尔体积比为0.5～1.5:100mmol/mL；S202：离心去除未溶解的碘化铅粉末，得到碘化铅前驱体溶液。4.根据权利要求3所述的一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤S201中，每10mL甲苯溶液中含有的油酸和油胺量分别为0.1mL和0.15mL；碘化铅与甲苯溶液的摩尔体积比为1:100mmol/mL。5.根据权利要求3所述的一种带有核壳结构的钙钛矿纳米晶的制备方法，其特征在于，步骤S3的具体操作过程为：将氟化钕加入到异丙醇溶液中，室温下...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟宇，王婷，祁衡，王昆，王洪强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：