一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点及其制备方法，属于钙钛矿量子点材料制备技术领域。其是将溴化铯和三溴化锑按比例加入含辛胺的二甲基亚砜溶液中，经超声溶解形成前驱体溶液；然后将所得前驱体溶液注入含油酸的甲苯溶液中，经过离心，取上清液，即得所述无铅钙钛矿量子点。所得Cs3Sb2Br9量子点为典型二维结构材料，其在纳秒激光照射下即可显示出优异的光限幅性能，并具有明显的反饱和吸收（RSA）特性，且光限幅阈值（F

【技术实现步骤摘要】
一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点及其制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿量子点材料制备领域，具体涉及一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点及其制备方法。

技术介绍

[0002]量子点又被称为纳米晶，指半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒。由于其三个维度的尺寸都处于纳米级别，因此受到了很强的量子限域效应影响，从而使得量子点具有优异的光电特性。在众多量子点中，钙钛矿量子点由于其大的荧光量子产率，窄的发射光谱半峰宽和载流子迁移率高等优点被广泛应用在太阳能电池、光电探测器、发光二极管（LED）等光电设备中，并受到人们广泛关注，其中CsPbBr3量子点由于其突出的发光性能和荧光波长可调的优势成为近年来的研究热点。
[0003]随着研究的深入，人们发现CsPbBr3钙钛矿量子点具有优异的三阶非线性光学特性，包括大的非线性吸收特性，这使得其在光限幅材料方面有着很大的应用潜力。光限幅是指当材料被激光照射时，在低强度激光下材料具有高的透过率，在高强度激光下具有低的透过率。光限幅过程可通过材料在高强度激光下激活的非线性吸收、折射和散射等形式实现，由于相较于输入激光，输出光的功率受到了很大的限制，从而起到保护眼睛或仪器免受激光伤害的作用。理想的光限幅材料应具有低的起始阈值（F
S
）和光限幅阈值（F
OL
），这使得科研人员致力于寻求具有优异光限幅性能的材料。但对于铅基钙钛矿量子点而言，由于铅元素的毒性，严重限制了其发展，同时由于材料晶体结构的维度对非线性光学性能影响显著，因此人们将目光转移到同样具有优异光电特性的低维无铅钙钛矿量子点上。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点及其制备方法。本专利技术提供的无铅Cs3Sb2Br9量子点材料具有典型的二维结构，增强了非线性光学响应，使其在532nm激光下具有良好的光限幅性能，因而在光限幅材料等方面具有很大的应用价值。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点，其制备方法包括以下步骤：（1）前驱体的制备：将溴化铯和三溴化锑按比例加入含辛胺的二甲基亚砜溶液中，经超声溶解形成前驱体溶液；（2）Cs3Sb2Br9量子点的制备：将步骤（1）得到的前驱体溶液注入含油酸的甲苯溶液中，经离心后取上清液，即得所述无铅钙钛矿量子点。
[0006]进一步地，步骤（1）所述二甲基亚砜溶液中辛胺的含量为5μl/3mL。
[0007]进一步地，步骤（1）所得前驱体溶液中溴化铯的含量为0.3mmol/3mL，三溴化锑的含量为0.2mmol/3mL进一步地，步骤（2）中前驱体溶液的用量为含油酸的甲苯溶液体积的0.9%。
[0008]进一步地，步骤（2）所述甲苯溶液中油酸的含量为100μl/mL。
[0009]进一步地，步骤（2）中所述离心的速度为4000rpm。
[0010]本专利技术制备的Cs3Sb2Br9量子点具有典型的二维晶体结构，其在纳秒激光下（532nm，7ns）显示出优异的光限幅特性，并具有明显的反饱和吸收（RSA）特性，与铅基钙钛矿材料相比，其起始阈值和光限幅阈值较低，在光限幅领域具有大的应用潜力。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术制备的Cs3Sb2Br9量子点光限幅性能优异，具有低的归一化透过率，且起始阈值（F
S
）和光限幅阈值（F
OL
）低（分别为0.25J/cm2，2J/cm2），具有良好应用前景。
[0012]（2）本专利技术制备的Cs3Sb2Br9量子点在纳秒激光下具有明显的反饱和吸收（RSA）特性。
[0013]（3）本专利技术制备环境友好，流程简单，易于制备。
附图说明
[0014]图1为实施例制备的Cs3Sb2Br9量子点的晶体结构示意图；图2为实施例制备的Cs3Sb2Br9量子点的TEM图；图3为实施例制备的Cs3Sb2Br9量子点的Z
‑
扫描曲线图；图4为实施例制备的Cs3Sb2Br9量子点的光限幅曲线图。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。
实施例
[0016]首先将5μl辛胺注入到3ml二甲基亚砜中，配成含辛胺的二甲基亚砜溶液；称取63.84mg（0.3mmol）溴化铯和72.29mg（0.2mmol）三溴化锑，将其加入到上述含辛胺的二甲基亚砜溶液中，室温下超声处理5min，得到澄清透明的前驱体溶液。
[0017]随后将500μl油酸注入5ml甲苯中作为反溶剂，在室温下快速注入50μl制备好的前驱体溶液，轻微震荡得到橙黄色胶体量子点溶液，之后将所得溶液经4000rpm离心，所得上清液即为Cs3Sb2Br9量子点溶液。
[0018]图1为所得Cs3Sb2Br9量子点的晶体结构示意图。由图中可以看出，两个(SbBr6)八面体通过角接触连接，被十个Cs离子包围，为了平衡电荷，沿（111）晶面每隔三层去掉Sb离子，随着八面体网格的延伸，形成了二维层状结构。
[0019]图2为所得Cs3Sb2Br9量子点的TEM图。由图中可以看出，所制备的Cs3Sb2Br9量子点为球型纳米颗粒，且分布均匀，形状一致。从插图的高分辨TEM图中可以观测到清晰的晶格条纹，晶面间距为1.97
Å
，对应于六方相Cs3Sb2Br9QDs的（211）晶面。
[0020]将所得Cs3Sb2Br9量子点溶液装在2mm石英比色皿中进行开孔Z
‑
扫描测试。激光光源采用的是Beamtech公司的Dawa
‑
S锁模Q开关Nd：YAG激光器，脉冲激光波长为532nm，脉冲宽度为7ns，激发频率为10Hz，束腰半径（ω0）为20μm。所有测试过程均在室温下进行。通过Z
‑
扫描测试得到的归一化透过率（非线性透过率与线性透过率之比）来评价非线性光学（NLO）特性。归一化透过率值在零Z位置附近小于1表示材料中存在非线性吸收效应。归一化
透过率值越低，表明光限幅效应越强。
[0021]图3为所得Cs3Sb2Br9量子点的开孔Z
‑
扫描曲线图。从图中可以看出，通过焦点前后的曲线是对称的。当样品在焦点附近移动时，平坦的肩部表明线性透过率在低入射能量时是恒定的，随着激发强度逐渐提高，样品透过率逐渐降低，表现为谷形，这是典型的反饱和吸收效应。当样品经过焦点时，激光通量达到最大，Cs3Sb2Br9QDs胶体溶液的归一化透过率达到最小（0.4）。
[0022]将开孔Z
‑
扫描测试数据经过处理得到的输入能量密度与归一化透过率绘制关系曲线，即为所得Cs3Sb2Br9量子点的光限幅曲线图。从图4中可以看出，Cs3Sb2Br9量子点表现出典型的光限幅性能：在较低的输入能量下表现为线性吸收，透过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将溴化铯和三溴化锑按比例加入含辛胺的二甲基亚砜溶液中，经超声溶解形成前驱体溶液；（2）将步骤（1）得到的前驱体溶液注入含油酸的甲苯溶液中，经离心后取上清液，即得所述无铅钙钛矿量子点。2.根据权利要求1所述的一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述二甲基亚砜溶液中辛胺的含量为5μl/3mL。3.根据权利要求1所述的一种具有光限幅特性的无铅钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，步骤（1）所得前驱体溶液中溴化铯的含量为0.3mmol/3mL，三溴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李巍，黄云飞，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：