CN105441074B - 一种基于对CsPbBr3钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备其光致发光从蓝光到绿光的CsPbBr₃量子点的方法，通过在100～160℃温度范围内，在不同温度条件下制备出对应的CsPbBr₃量子点，不同温度条件下制备出的CsPbBr₃量子点具有不同的荧光光谱，将对应的CsPbBr₃量子点组合起来其荧光光谱从蓝光逐渐变为绿光。本发明还具体公开了制备步骤，在不同温度下制备出的CsPbBr₃钙钛矿量子点具有不同的荧光光谱，并具有高效的光致发光效率和优异的光学吸收，合成的CsPbBr₃钙钛矿量子点结晶度高，性能稳定。在发光二极管、太阳能电池有广泛的应用前景。

Description

一种基于对CsPbBr3钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备 方法

技术领域

本发明属于半导体量子点发光材料技术领域，特别涉及一种基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法。

背景技术

原始钙钛矿指CaTiO₃，属立方晶体系的氧化物，由俄罗斯科学家佩罗夫斯基发现，后以他的姓命名，钙钛矿的英文名称为Perovskite。钙钛矿的结构一般用珂罗酊氯化银印相法可以测出，大部分钙钛矿是ABX₃型立方空间群组成呈立方体晶型。后来把类似与钙钛矿晶体结构的物质统称为钙钛矿。

钙钛矿纳米材料以优异的光学和电学性能在太阳能电池和发光二极管等领域具有广泛的应用前景。有机金属氯化物CH3NH3PbX₃(X＝Cl,Br,I)钙钛矿纳米颗粒的研究引起越来越多学者的巨大兴趣，尤其是在太阳能电池中的应用，使得太阳能电池的光电转换效率从3％提高到 20.1％。Loredana Protesescu等人在“Nano.Lett.DOI:10.1021/nl5048779”报道了一种合成 CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)纳米颗粒的方法，并通过调节不同比例的卤族元素制备了覆盖整个可见光区域的光谱范围，我们综合量子点研究方法特点，基于此种方法的基础上，单一研究合成过程中温度对CsPbBr₃量子点光致发光的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，所述方法主要是通过调控温度进行实现的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，在100～160℃温度范围内，在不同温度条件下制备出对应的CsPbBr₃量子点，通过不同的反应温度得到不同荧光光谱的立方晶系的CsPbBr₃纳米颗粒，100℃温度条件下制备的CsPbBr₃量子点光致发光呈蓝光， 160℃温度条件下制备的CsPbBr₃量子点光致发光呈绿光，从100℃～160℃条件下制备的 CsPbBr₃量子点光致发光由蓝光逐渐变成绿光。

进一步，分别在100℃、120℃、140℃、150℃、160℃的温度条件下制备出对应的CsPbBr₃量子点，将5种对应的CsPbBr₃量子点组合起来。

对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，步骤如下：

1)：将Cs₂CO₃、十八烯、油酸以质量体积比(mg:ml:ml)为100:4:0.6均匀混合，氮气保护条件下加热到120℃并保持1小时，充分溶解形成油酸-铯的前驱体溶液；

2)：将PbBr₂和十八烯以质量体积比(mg:ml)为69:5混合，氮气保护条件下加热到120℃并保持1小时，取出5份样品并分别控制温度在100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下，分别注入油酸和油胺至完全溶解；

3)：将步骤1)制备完成的油酸-铯的前驱体分别注入至步骤2)制备完成的每份混合溶液中，反应5s，离心得固体，用甲苯溶液洗涤，最后溶解在甲苯中保存，将5份产品组合起来所得CsPbBr₃量子点其光致发光由蓝光逐渐变为绿光。

进一步，步骤1)中Cs₂CO₃质量为100mg，十八烯体积为4mL，油酸体积为0.6mL；步骤2)中样品由69mg PbBr₂和5mL十八烯组成；步骤3)中取油酸-铯的前驱体0.4mL与步骤2)的样品混合。

本发明的有益效果在于：本发明发现了合成温度对CsPbBr₃量子点有影响，通过热入法合成量子点，通过不同的反应温度得到不同荧光光谱的CsPbBr₃纳米颗粒，其光致发光量子效率最高可达67％。本发明是热注入法制备CsPbBr₃量子点方法的改进延续，论证了合成温度可以影响CsPbBr₃钙钛矿量子点光致发光特性，说明CsPbBr₃量子点光学性能可控，并且制备的CsPbBr₃量子点光致发光效率高，稳定性好，可以基于温度调控实现CsPbBr3钙钛矿量子点光致发光从蓝光到绿光的逐渐变化。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为不同反应温度下CsPbBr₃量子点的光致发光光谱，其中A为荧光颜色图，B为通过荧光光谱仪测得的光致发光光谱；

图2为不同反应温度下CsPbBr₃量子点的紫外-可见光吸收光谱；

图3为不同反应温度下CsPbBr₃量子点的X射线粉末衍射；

图4中A为120℃条件下CsPbBr₃量子点的扫描电子显微镜图片，B为高分辨率扫描电子显微镜图片；

图5中A为140℃条件下CsPbBr₃量子点的扫描电子显微镜图片，B为高分辨率扫描电子显微镜图片；

图6中A为150℃条件下CsPbBr₃量子点的扫描电子显微镜图片，B为高分辨率扫描电子显微镜图片。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

按如下方法制备光致发光从蓝光到绿光的CsPbBr₃量子点：

1)在机械搅拌的环境下，将100mg Cs₂CO₃溶于4mL十八烯和0.6mL油酸溶液中，氮气保护条件下加热到120℃，保持1小时，充分溶解，形成油酸-铯的前驱体溶液；

2)将69mg PbBr₂溶于5mL十八烯溶液中，做成5份，氮气保护条件下加热到120℃，保持1小时，将五份样品分别控制温度在100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下，分别注入0.5mL油酸和0.5mL油胺，至完全溶解，

3)分别取步骤1)制备完成的油酸-铯的前驱体0.4mL注入至步骤2)制备完成的每份混合溶液中，反应5s，在8000rpm条件下离心5分钟得固体，用甲苯溶液洗涤三次，最后溶解在甲苯中保存，将5份产品组合起来成为可覆盖整个可见光区域光谱范围的CsPbBr₃量子点。

将分别在温度为100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下制备的对应的CsPbBr₃量子点用荧光光谱仪(PL)进行检测分别得到每种温度条件下对应的CsPbBr₃量子点光致发光光谱，如图1所示，其中A为荧光颜色图，B为通过荧光光谱仪测得的光致发光光谱。通过图1可以明显的看出光致发光波长随温度的变化，分别在温度为100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下制备的对应的CsPbBr₃量子点其光致发光由蓝光逐渐变为绿光。

将分别在温度为100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下制备的对应的CsPbBr₃量子点用紫外-可见光吸收光谱仪(ABS.)进行检测分别得到每种温度条件下对应的CsPbBr₃量子点的紫外-可见光吸收光谱，如图2所示，通过图2可看出，不同温度下的CsPbBr₃钙钛矿量子点对不同波段的光的吸收特性。

将分别在温度为100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下制备的对应的CsPbBr₃量子点进行X射线粉末衍射(XRD)分析，分析结果如图3所示，通过图3可看出，不同温度下的CsPbBr₃钙钛矿量子点晶型，粒度分布和主要成分是一致的，其不会随着反应温度的变化而不同。

将分别在温度为120℃、140℃、150℃条件下制备的对应的CsPbBr₃量子点进行透射电子显微镜(TEM)分析，分别如图4、5、6所示，其中A为CsPbBr₃量子点的扫描电子显微镜图片，B为高分辨率扫描电子显微镜图片，通过图可看出，颗粒粒径和整体形貌会随着温度而变化。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，其特征在于，在100~160℃温度范围内，在不同温度条件下制备出对应的CsPbBr₃量子点，通过不同的反应温度得到不同荧光光谱的立方晶系的CsPbBr₃纳米颗粒，100℃温度条件下制备的CsPbBr₃量子点光致发光呈蓝光，160℃温度条件下制备的CsPbBr₃量子点光致发光呈绿光，从100℃~160℃条件下制备的CsPbBr₃量子点光致发光由蓝光逐渐变成绿光；所述制备方法的步骤如下：

1）：将Cs₂CO₃、十八烯、油酸以质量体积比mg:ml:ml为100:4:0.6均匀混合，氮气保护条件下加热到120ºC并保持1小时，充分溶解形成油酸-铯的前驱体溶液；

2）：将PbBr₂和十八烯以质量体积比mg:ml为69:5混合，氮气保护条件下加热到120℃并保持1小时，取出5份样品并分别控制温度在100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下，分别注入油酸和油胺至完全溶解；

3）：将步骤1）制备完成的油酸-铯的前驱体分别注入至步骤2）制备完成的每份混合溶液中，反应5s，离心得固体，用甲苯溶液洗涤，最后溶解在甲苯中保存，将5份产品组合起来所得CsPbBr₃量子点其光致发光由蓝光逐渐变为绿光。

2.根据权利要求1所述基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，其特征在于，分别在100℃、120℃、140℃、150℃、160℃的温度条件下制备出对应的CsPbBr₃量子点，将5种对应的CsPbBr₃量子点组合起来。

3.根据权利要求2所述基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1）：将Cs₂CO₃、十八烯、油酸以质量体积比mg:ml:ml为100:4:0.6均匀混合，氮气保护条件下加热到120ºC并保持1小时，充分溶解形成油酸-铯的前驱体溶液；

2）：将PbBr₂和十八烯以质量体积比mg:ml为69:5混合，氮气保护条件下加热到120℃并保持1小时，取出5份样品并分别控制温度在100℃、120℃、140℃、150℃、160℃条件下，分别注入油酸和油胺至完全溶解；

3）：将步骤1）制备完成的油酸-铯的前驱体分别注入至步骤2）制备完成的每份混合溶液中，反应5s，离心得固体，用甲苯溶液洗涤，最后溶解在甲苯中保存，将5份产品组合起来所得CsPbBr₃量子点其光致发光由蓝光逐渐变为绿光。

4.根据权利要求3所述基于对CsPbBr₃钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法，其特征在于，步骤1）中Cs₂CO₃质量为100 mg，十八烯体积为4 mL，油酸体积为0.6 mL；步骤2）中样品由69 mg PbBr₂和5 mL十八烯组成；步骤3）中取油酸-铯的前驱体0.4mL与步骤2）的样品混合。