CN110028950A - 一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2量子点的制备方法 - Google Patents

一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2量子点的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2（X=Cl,Br,I）量子点的制备方法，主要包括，采用改进的热注射技术，以CsPbX3量子点作为前驱体，在含有微量水的甲苯溶液中加入正硅酸甲酯（TMOS）或硅酸四乙酯（TEOS）或两者的混合物，在搅拌的状态下充分反应一定的时间，对所得沉淀物进行低速离心、洗涤、干燥即可获得高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2(X=Cl,Br,I)量子点。本发明简化合成工艺，原料简单，成本低，工艺设备要求低，在制备的过程中不会引入或产生其他杂质元素，既提高了产物的纯净度又降低了对环境的污染，所制备的球形CsPbX3@SiO2(X=Cl,Br,I)量子点稳定性及水溶性得到了极大的改善，为全无机钙钛矿量子点在生物以及水性环境中的应用提供了条件。

Description

一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2量子点的制备方法
技术领域
本发明属于半导体量子点发光领域，具体涉及一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl, Br, I)量子点的制备方法。
背景技术
（1）全无机钙钛矿量子点是近几年来新兴的一种具有发光效率高、光谱可调的新型发光材料。但是其稳定性以及水溶性较差，严重限制了其作为发光材料在生物及水性环境的应用。
（2）SiO2具有稳定、无毒、价廉等优点而成为包覆材料的首选。二氧化硅层包覆是通过含琉基的有机硅烷的水解在量子点表面包覆一层无定形的二氧化硅，而在这层二氧化硅的表面，还可以进一步修饰其它分子，从而可以显著提高全无机钙钛矿量子点的水溶性和生物相容性。
（3）因此，通过SiO2包覆技术实现全无机钙钛矿量子点的稳定性及水溶性至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl, Br, I)量子点的制备方法。该方法成本低廉，原料简单，方法易操作可行且适合大批量的工业化生产。
本发明提出的采用改进的热注射技术及包覆技术合成的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl,Br, I)量子点，其稳定性及水溶性得到了明显的改善。
本发明提出的高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl, Br, I)量子点的制备方法包括以下步骤：
（1）采用改进的热注射技术，称取0.08g碳酸铯加入到含有十八烯（3mL）及油酸（0.25mL）的混合溶液中，在氮气的气氛下加热至150℃至碳酸铯完全溶解；
（2）准确称取0.188mmol的PbX2 (X=Cl, Br, I)加入到含有十八烯（5mL）、油酸（0.5mL）和油胺（5mL）的混合溶液中，在氮气气氛下加热至180℃，至PbX2完全溶解；
（3）量取0.4mL步骤（1）中的油酸铯溶液迅速滴加到步骤（2）中的溶液中，反应5-10s，迅速冰浴至室温，将产物经离心、洗涤、真空干燥后得到全无机钙钛矿量子点；
（4）称取步骤（3）中得到的量子点均匀分散到20 mL甲苯溶液中，向其中加入一定量的TMOS及微量的去离子水，在室温避光的条件下充分反应36-48 h，将产物经低速离心、洗涤、干燥后得到高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl, Br, I)量子点。
附图说明
图1为本发明的实施例1所得的高稳定性、水溶性的球形CsPbBr3@SiO2量子点的透射电子显微镜（TEM）图。
图2为本发明的实施例1所得的高稳定性、水溶性的球形CsPbBr3@SiO2量子点稳定性及水溶性荧光光谱测试图。
图3为本发明的实施例1所得的高稳定性、水溶性的球形CsPbBr3@SiO2量子点X射线衍射（XRD）图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施案例1
（1）称取0.08g碳酸铯加入到盛有3mL十八烯和0.25mL油酸的混合溶液中，在氮气的气氛下加热至150℃至碳酸铯完全溶解；
（2）准确称取68.9mg的PbBr2加入到盛有5mL十八烯、0.5mL油酸和5mL油胺的混合溶液中，在氮气气氛下加热至180℃，升温速率为4℃/min，至PbBr2完全溶解；
（3）量取0.4mL步骤（1）中的油酸铯溶液迅速滴加到步骤（2）中的溶液中，反应6s，迅速冰浴至室温，将产物经离心、洗涤、真空干燥后得到CsPbbr3量子点；
（4）称取步骤（3）中得到的16mg CsPbbr3量子点均匀分散到20 mL甲苯溶液中，向其中加入100μL的TMOS及70μL去离子水，在室温避光的条件下充分反应48 h，将产物经低速离心、洗涤、干燥后得到高稳定性、水溶性的球形CsPbBr3@SiO2量子点。
实施案例2
本实施例与实施例1的不同之处在于步骤（2）中加入26.1mg的PbCl2和34.5mg的PbBr2，其余条件均与实施例1相同。
实施案例3
本实施例与实施例1的不同之处在于步骤（2）中加入52.3mg的PbCl2，其余条件均与实施例1相同。
实施案例4
本实施例与实施例1的不同之处在于步骤（2）中加入43.3mg的PbI2和34.5mg的PbBr2，其余条件均与实施例1相同。
实施案例5
本实施例与实施例1的不同之处在于步骤（2）中加入86.6mg的PbI2，升温速率为6℃/min；步骤（4）中加入30μL TEOS和70μL TMOS，去离子水为10μL，反应时间为36h，其余条件均与实施例1相同。
以上所述内容仅为本发明的最佳实验方案，并不是用以限制本发明，凡在本发明的基本原理及操作步骤之内所作的任何的修改、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl, Br, I)量子点的制备方法，其特征在高稳定、水溶性以及球形形貌；
所述高稳定性、水溶性的球形SiO2包覆全无机钙钛矿量子点，其制备方法包括以下步骤：
（1）采用改进的热注射技术，称取0.08g碳酸铯加入到含有十八烯（3mL）及油酸（0.25mL）的混合溶液中，在氮气的气氛下加热至150℃至碳酸铯完全溶解；
（2）准确称取0.188mmol的PbX2 (X=Cl, Br, I)加入到含有十八烯（5mL）、油酸（0.5mL）和油胺（0.5mL）的混合溶液中，在氮气气氛下加热至180℃，至PbX2完全溶解；
（3）量取0.4mL步骤（1）中的油酸铯溶液迅速滴加到步骤（2）中的溶液中，反应5-10s，迅速冰浴至室温，将产物经离心、洗涤、真空干燥后得到全无机钙钛矿量子点；
（4）称取步骤（3）中得到的量子点均匀分散到20 mL甲苯溶液中，向其中加入一定量的TMOS及微量的去离子水，在室温避光的条件下充分反应36-48 h，将产物经低速离心、洗涤、干燥后得到高稳定性、水溶性的球形CsPbX3@SiO2 (X=Cl, Br, I)量子点。
2.如权利要求 1 所述的高稳定性、水溶性的球形SiO2包覆全无机钙钛矿量子点，其特征在于，步骤（1）中省略脱气、干燥处理环节，氩气改为价格低廉的氮气。
3.如权利要求 1 所述的高稳定性、水溶性的球形SiO2包覆全无机钙钛矿量子点，其特征在于，步骤（2）中升温速率为4℃/min，对于PbI2升温速率为6℃/min。
4.如权利要求 1 所述的高稳定性、水溶性的球形SiO2包覆全无机钙钛矿量子点，其特征在于，步骤（4）中量子点的甲苯溶液浓度为0.8mg/mL，TMOS为100μL，去离子水的添加量为10-70μL，对于CsPbI3@SiO2，硅源为30μLTEOS和70μL TMOS，去离子水为10μL。
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