一种稀土离子Eu制造技术

本发明专利技术涉及到一种稀土离子Eu

【技术实现步骤摘要】
一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体发光材料合成
，涉及一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿量子点是近期光电领域研究的热点。它具备荧光量子产率高、全可见光谱可调谐、高光致发光量子效率、光吸收区域较宽等优异的光电特性，在发光二极管、太阳能电池、激光和光电探测器等领域得到了广泛的应用。但CsPbX3也有其自身固有的一些局限性。它稳定性差，暴露在空气中容易氧化；它的抗水热性也较差，如果空气过于潮湿，它会与空气中的水发生反应然后失活。随着它表面积的增加(例如将其制成薄膜)，CsPbX3的量子产率从90％下跌到20％，这限制了它在实际生产和日常生活中的应用。因此，如何在不损失CsPbX
3 QDs的发光特性的前提下，提升其稳定性成为了当前领域的一大热点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的即是为了克服以上缺陷而提供的一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃及其制备方法。在高温熔融的条件下即可将稀土离子Eu
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掺杂到硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃，然后通过退火得到了Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃，玻璃基质的存在保护了量子点不受外界环境的干扰，同时，通过调控Eu
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的比例，得到具有最佳发光特性和最佳热稳定性的目标产物，最重要的是减少了铅的含量，降低了量子点玻璃的毒性和污染性。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃及其制备方法，其特征在于，分别取定量的玻璃制备原料和溴化物于研磨器皿中，即为钙钛矿量子点玻璃原料，将铅化物和二价铕离子原料调控摩尔比后掺入到钙钛矿量子点玻璃原料中；接着，将混合后的原料研磨均匀后放入到刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入管式炉中高温熔融，熔融一段时间后取出保温即得到前驱体，将前驱体放入到箱式炉中退火，将所得产物取出降温，即得到目标产物。
[0006]进一步的，所述的一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃及其制备方法，其特征在于，所述的二价铕离子原料的摩尔量为0mmol、0.2mmol、0.4mmol、0.6mmol、0.8mmol和1mmol中的一种或几种。
[0007]进一步的，碳酸钠、碳酸钡和氧化锌的添加量之比为4mmol：2.5mmol：1mmol.
[0008]进一步的，硼酸、二氧化硅、碳酸铯和溴化钠的添加量之比为8mmol：0.1mmol：1.5mmol：9mmol。
[0009]进一步的，Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃原料的高温熔融时间为5
‑
30min。
[0010]进一步的，高温熔融后的前驱体的保温时间为1
‑
5h。
[0011]进一步的，保温后的产物后续热处理时间为1
‑
10h。
[0012]进一步的，将稀土材料和钙钛矿量子点材料混合后的原料储存温度为干燥、室温环境。
[0013]进一步的，所得产物研磨成粉的具体过程为：将所得后续热处理后的产物加入到研磨钵中，用研磨杵将产物轻轻敲碎后研磨，研磨至均匀粉末状即为目的产物。
[0014]该制备方案的核心机理如下：采用碳酸钠、氧化锌和二氧化硅作为玻璃基质材料，在高温熔融后形成硼硅酸盐玻璃，碳酸钠在玻璃熔融过程中提供游离氧，使玻璃中的硼氧三角体[BO3]转变成硼氧四面体[BO4]，硼的结构发生转变，硼氧四面体[BO4]与[SiO2]相结合组成紧密的玻璃网络结构，硼硅酸盐本身的优异的热学性能、光学性能、机械性能和化学性能方面保证了量子点在玻璃内部析晶成核后不受外界环境影响，避免了光学性能的损失。在玻璃基质原料中将入氧化锌后，可以增加玻璃的透明度，降低热膨胀系数，从而提升玻璃的力学和光学性能。碳酸钡的加入则可以疏散玻璃内部的紧密的玻璃网络组织，使铯铅卤化物在玻璃中更好的扩散，从而CsPbBr
3 QDs在玻璃网络中更好的结合在一起。而玻璃原料中氧化铅和三氧化二铕的中的Pb
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离子和Eu
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离子的不用比例是形成不同发光强度和稳定性的关键，而该专利技术所提出的制备方法是首先形成CsPbBr3，三氧化二铕加入后经过熔融后，铕与其他离子结合，产生更多的游离铕离子，部分游离态的二价铕离子取代了部分的铅离子，从而部分形成CsEuBr3，而CsEuBr3结构量子点不仅具有量子点ABX3结构的稳定性，还因为二价铕离子本身的稀土发光特性而提升钙钛矿量子点玻璃的发光强度，最重要的是，由于铕离子部分取代了Pb的占据位置，所以减少了Pb离子在玻璃中的占比，从而达到减少毒性和污染性的目的。而经过退火热处理后的玻璃前驱体则会形成目标产物，经过退火后，玻璃内部的热应力会得到释放，使内部的能量达到平衡，从而增强了玻璃的力学性能，量子点被玻璃包裹后可以隔绝外界环境的影响(如：挤压、碰撞、水和热)，同时，热处理后的量子点玻璃中的QDs得以析晶成核，使量子点玻璃的发光性能更强。
[0015]在本专利技术所提及的材料制备过程中，原料的比例和添加量首先要满足各原料能够在高温条件下熔融，因为很多金属原料的融融温度较高，或者在高温条件下熔融较慢，不容易形成游离态，从而难以与其他原料充分反应。其次要保证熔融温度适当，温度过低会导致部分原料没有熔融完全，在玻璃冷却后形成未溶解的微小颗粒。温度过高则会使部分原料达到蒸发温度，从而导致玻璃中缺少重要原料。还要保证玻璃原料能够配比得当，能够在高温熔融后得到结构稳定的硼硅酸盐玻璃，不稳定的硼硅酸盐玻璃不仅会使玻璃的力学性能、光学性能和机械性能受到影响，还可能会影响到铯铅溴和稀土离子的结合，可能导致玻璃中析出的量子点过少，甚至无法使量子点结晶。最后，Eu2O3和PbO的掺杂比例是决定钙钛矿量子点玻璃光学性能和热稳定性能的最重要的条件，其掺杂比例的限定是为了使玻璃中能够析出较多的量子点的同时，还要保证有部分的Eu
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离子取代Pb
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离子，若Eu2O3的掺杂量过多，则会使玻璃中的CsPbBr
3 QDs析出较少，直接影响到钙钛矿量子点的发光质量和强度，而过多的Eu
2+
离子与Cs
+
和Br
－
不能够完全结合形成更多的CsEuBr3，甚至有可能导致量子点的猝灭。若Eu2O3的掺杂量过少，Eu
2+
离子可能无法与结构稳定的CsPbBr3反应，无法取代部分的Pb
2+
离子。
[0016]熔融后的保温时间也有限定，主要是为了释放玻璃原料熔融后到冷却这个过程的玻璃内部的强大的热应力，硼硅酸盐玻璃由于本身的特性原因，导致热应力在玻璃内部无
法释放，而这部分热应力则会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃的其制备方法，其特征在于，分别取定量的玻璃制备原料和溴化物于研磨器皿中，即为钙钛矿量子点玻璃原料，将铅化物和二价铕离子原料调控摩尔比后掺入到钙钛矿量子点玻璃原料中；接着，将混合后的原料研磨均匀后放入到刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入管式炉中高温熔融，熔融一段时间后取出保温即得到前驱体，将前驱体放入到箱式炉中退火，将所得产物取出降温，即得到目标产物。2.根据权利要求1所述的一种稀土离子Eu
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掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃的制备方法，其特征在于，所述的二价铕离子原料的摩尔量为0mmol、0.2mmol、0.4mmol、0.6mmol、0.8mmol和1mmol中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种稀土离子Eu
2+
掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃的制备方法，其特征在于，碳酸钠、碳酸钡和氧化锌的添加量之比为4mmol、2.5mmol、1mmol。4.根据权利要求1所述的一种稀土离子Eu
2+
掺杂硼硅酸盐钙钛矿量子点玻璃的制备方法，其特征在于，硼酸、二氧化硅、碳酸铯和溴化钠的添加量之比为8mmol、0.1mmol、1.5mmol、9mmo...

【专利技术属性】
技术研发人员：李威晨，董高磊，邹军，杨波波，石明明，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：