CN106634961B - 一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法 - Google Patents

一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106634961B
CN106634961B CN201611178389.4A CN201611178389A CN106634961B CN 106634961 B CN106634961 B CN 106634961B CN 201611178389 A CN201611178389 A CN 201611178389A CN 106634961 B CN106634961 B CN 106634961B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum dot
inorganic hybridization
organic inorganic
perovskite quantum
siloxanes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611178389.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106634961A (zh
Inventor
彭洪尚
杨牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minzu University of China
Original Assignee
Minzu University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minzu University of China filed Critical Minzu University of China
Priority to CN201611178389.4A priority Critical patent/CN106634961B/zh
Publication of CN106634961A publication Critical patent/CN106634961A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106634961B publication Critical patent/CN106634961B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/66—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
    • C09K11/664—Halogenides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法，该量子点以带有端氨基的硅氧烷为配体，采用配体辅助再沉淀法制成；所述有机无机杂化钙钛矿量子点包括内核，所述内核的通式为CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2AX4，其中，A选自过渡金属元素，X选自卤素；所述有机无机杂化钙钛矿量子点的表面有二氧化硅层。本发明采用带有端氨基的硅氧烷作为配体，能更好地控制钙钛矿量子点的尺寸，且发光性能稳定。同时，本发明通过带有端氨基的硅氧烷，采用配体辅助再沉淀法，在钙钛矿纳米颗粒表面形成一层二氧化硅，能提高钙钛矿纳米材料的水氧稳定性，从而提高其在实际应用中的可行性。

Description

一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法
技术领域
本发明涉及钙钛矿量子点材料技术领域，尤其涉及一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法。
背景技术
量子点又可称为纳米晶，是由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级的原子和分子的集合体，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以其量子限域效应特别显著。基于量子效应，量子点在太阳能电池、发光器件和光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。在种类繁多的量子点中，基于钙钛矿结构的量子点以其优异的发光性能，如发光效率高和发光谱线窄，受到了人们极大的关注。钙钛矿结构呈立方体晶形，其中，全无机的CsPbX3(X＝Cl,Br,I)和有机-无机杂化的CH3NH3PbX3(X＝Cl,Br,I)是当前重点研究的钙钛矿量子点。
有机无机杂化钙钛矿量子点的粒径小于10nm，其发射波长可以通过卤素的掺杂以及量子点尺寸进行调控。有机无机杂化钙钛矿量子点的发射波长可覆盖整个可见光区域，且半峰宽窄(FWHM)，约为20～50nm，其溶液中荧光量子产率可达90％以上。有机无机杂化钙钛矿量子点具有优良的光学性能，使其在显示与发光领域备受关注。目前合成有机无机杂化钙钛矿量子点材料主要采用配体辅助再沉淀法，即通过化合物在不同溶剂中溶解度不同制备纳米晶，同时采用表面配体控制纳米晶的尺寸大小和形貌，从而得到发射波长可控的量子点材料。
Brightly luminescent and color-tunable colloidal CH3NH3PbX3(X＝Br,I,Cl)quantum dots:potential alternatives for display technology(Zhang F,ZhongH,Chen C,et al.Acs Nano,2015,9(4):4533-4542.)文章中，首次报道采用配体辅助再沉淀法，以正辛胺作为限制配体合成有机无机杂化钙钛矿量子点，其中杂化钙钛矿结构的通式为CH3NH3PbX3(X＝Cl,Br,I)。这种方法具体包括：首先将PbBr2(溴化铅)、CH3NH3Br(甲基溴化铵)、正辛胺、油酸按一定摩尔比例混溶于DMF(N,N-二甲基酰胺)中；将混合溶液逐滴滴入剧烈搅拌的甲苯中，最后以7000rpm/min的速度高速离心，获得分散于上清液的钙钛矿量子点材料。其中，正辛胺起到表面修饰，提高荧光量子效率以及控制尺寸的作用；采用油酸为防止纳米颗粒团聚。但是，通过上述文献报道的方法制得的量子点稳定性较差，遇水易分解，这大大限制了有机无机杂化钙钛矿量子点的产业化应用。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法，本发明提供的有机无机杂化钙钛矿量子点具有较高的稳定性。
本发明提供一种有机无机杂化钙钛矿量子点，其以带有端氨基的硅氧烷为配体，采用配体辅助再沉淀法制成；
所述有机无机杂化钙钛矿量子点包括内核，所述内核的通式为CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2AX4，其中，A选自过渡金属元素，X选自卤素；
所述有机无机杂化钙钛矿量子点的表面有二氧化硅层。
优选地，所述配体为3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙基硅烷中的一种或多种。
优选地，A为Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Cu或Mn；X为Cl、Br或I。
优选地，所述有机无机杂化钙钛矿量子点中，A、X、Si与O的原子百分比的比例为(15～17)：(40～50)：(10～11)：(20～30)。
本发明提供一种有机无机杂化钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：
以带有端氨基的硅氧烷为配体，使其在第一溶剂中与过渡金属卤化物和有机胺类化合物混合，形成前驱液；所述第一溶剂为DMF、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙腈或丙酮；所述有机胺类化合物为甲基卤化铵或苯乙胺卤盐；
将所述前驱液与第二溶剂混合，在非密闭状态下产生沉淀，得到表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点；所述第二溶剂为甲苯、氯仿、正己烷、环己烷、乙酸乙酯或乙醚。
优选地，所述带有端氨基的硅氧烷为3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙基硅烷中的一种或多种；所述过渡金属卤化物为溴化铅或碘化铅。
优选地，所述有机胺类化合物、过渡金属卤化物与带有端氨基的硅氧烷的摩尔比为(1.0～1.2)：0.8：(0.2～4.0)。
优选地，在非密闭状态下产生沉淀后，通过低速离心，经烘干得到固体量子点材料。
优选地，得到表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点后，还包括：将所述表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点与硅氧烷混合，在非密闭状态下进行反应，得到包覆有二氧化硅的有机无机杂化钙钛矿量子点。
优选地，所述反应在醇存在的条件下进行，然后通过低速离心，得到包覆有二氧化硅的有机无机杂化钙钛矿量子点。
与现有技术相比，本发明提供的有机无机杂化钙钛矿量子点以带有端氨基的硅氧烷为配体，采用配体辅助再沉淀法制成；所述有机无机杂化钙钛矿量子点的表面有二氧化硅层，量子点内核的通式为：CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2AX4。本发明采用带有端氨基的硅氧烷作为配体，能更好地控制钙钛矿量子点的尺寸，且发光峰位不会发生移动，获得稳定的发光性能。同时，本发明通过带有端氨基的硅氧烷，采用配体辅助再沉淀法，在钙钛矿纳米颗粒表面形成一层二氧化硅，能提高钙钛矿纳米材料的水氧稳定性，从而提高其在实际应用中的可行性。
进一步地，本发明在合成钙钛矿量子点过程中，无需使用油酸等一些长链的试剂，而通过烘干即可获得固体粉末状钙钛矿量子点材料，产率高，利于钙钛矿量子点材料的实际应用。
进一步地，本发明以杂化钙钛矿纳米颗粒表面的这层二氧化硅为基础，再对其进行表面的二氧化硅的修饰，即在外层生长一层致密的二氧化硅壳，能将钙钛矿进行更好地保护，有效防止水分子等外界因素进入而破坏钙钛矿结构，大大提高其稳定性。
附图说明
图1为实施例1所得量子点材料的TEM结果；
图2为实施例1所得量子点材料的元素分析图；
图3为实施例1～2所得量子点溶液样品的发射光谱；
图4为实施例1～2所得固体量子点材料日光灯下的图像；
图5为实施例1～2所得固体量子点材料紫外灯(365nm)下的图像；
图6为实施例3和比较例1所得量子点材料的发射光谱；
图7为实施例1和比较例1所得量子点材料的稳定性对比结果；
图8为实施例4所得溶液样品在日光灯下的稳定性效果图；
图9为实施例4所得溶液样品在紫外灯下的稳定性效果图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种有机无机杂化钙钛矿量子点，其以带有端氨基的硅氧烷为配体，采用配体辅助再沉淀法制成；
所述有机无机杂化钙钛矿量子点包括内核，所述内核的通式为CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2AX4，其中，A选自过渡金属元素，X选自卤素；
所述有机无机杂化钙钛矿量子点的表面有二氧化硅层。
针对钙钛矿量子点稳定性差的问题，本发明提供了一种水氧稳定性较好的有机无机杂化钙钛矿量子点，利于有机无机杂化钙钛矿量子点的产业化应用。
本发明采用配体辅助再沉淀法，制备得到有机无机杂化钙钛矿量子点。在本发明中，所述有机无机杂化钙钛矿量子点包括内核，所述内核为杂化钙钛矿结构，其通式可为CH3NH3AX3或(C6H5NH3)2AX4，优选为CH3NH3AX3。其中，A选自过渡金属元素，优选为Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Cu或Mn，更优选为Pb(铅)。X选自卤素，优选为Cl、Br或I，更优选为Br。在本发明的实施例中，所述有机无机杂化钙钛矿量子点的内核可为CH3NH3PbX3,X＝Cl、Br或I。在本发明的一些优选实施例中，所述有机无机杂化钙钛矿量子点的内核为CH3NH3PbBr3。
本发明以带有端氨基的硅氧烷为配体合成杂化钙钛矿量子点，所述有机无机杂化钙钛矿量子点的表面有二氧化硅层。所述配体可为带有端氨基的烷基硅氧烷，优选为3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)和3-氨基丙基三乙基硅烷(APTES)中的一种或多种，更优选为3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)。在本发明中，所述带有端氨基的硅氧烷中，带正电的氨基能有效地与钙钛矿颗粒表面带负电的卤素进行“配位”，填补表面的缺陷，提高纳米颗粒的发光效率。同时，带有硅氧烷基的一端可与空气中的水进行水解，通过反应形成二氧化硅层，不但能有效限制纳米颗粒的生长、控制其尺寸，而且能降低外界水等破坏因子的影响，提高稳定性。本发明通过一系列的带有端氨基的硅氧烷，能得到发射光谱呈现单一性，发射峰较窄，且产率较高的钙钛矿纳米颗粒。
在本发明的一些实施例中，所述有机无机杂化钙钛矿量子点中，A、X、Si与O的原子百分比的比例为(15～17)：(40～50)：(10～11)：(20～30)。在本发明的一些具体实施例中，Pb、Br、Si与O的原子百分比的比例为16.25：44.77：10.46：28.52。
本发明优选在钙钛矿量子点表面所形成的一层二氧化硅的基础上，继续生长二氧化硅，形成致密的二氧化硅壳层，实现二氧化硅包覆钙钛矿量子点，有效地隔离外界水等破坏因子，显著提高稳定性。
在本发明的实施例中，所述有机无机杂化钙钛矿量子点可为固体粉末。本发明实施例粉末状态的钙钛矿量子点材料的发光半峰宽小于30nm，固体粉末荧光量子效率大于50％。
相应地，本发明还提供了一种有机无机杂化钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：
以带有端氨基的硅氧烷为配体，使其在第一溶剂中与过渡金属卤化物和有机胺类化合物混合，形成前驱液；所述第一溶剂为DMF、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙腈或丙酮；所述有机胺类化合物为甲基卤化铵或苯乙胺卤盐；
将所述前驱液与第二溶剂混合，在非密闭状态下产生沉淀，得到表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点；所述第二溶剂为甲苯、氯仿、正己烷、环己烷、乙酸乙酯或乙醚。
通过本发明实施例优化的生产工艺等内容，能制备得到发射光谱呈现单一性，发射峰较窄，发光性能稳定、优良，且水氧稳定性高的杂化钙钛矿量子点材料。并且，本发明方法简单，产率高。
本发明实施例采用带有端氨基的硅氧烷作为配体，将其与有机胺类化合物和过渡金属卤化物溶于第一溶剂中，得到混合溶液即前驱液。
由于链长的不同对纳米颗粒生长过程的影响也不同，不同链长带有氨基的烷基链合成的纳米颗粒发光受到很大影响，如由于纳米颗粒尺寸不均导致的发射光谱出现多峰，不同时间段纳米颗粒出现粒径增长，发射光谱发生移动等一系列不稳定的因素。
本发明以带有端氨基的硅氧烷为配体合成杂化钙钛矿量子点，能得到发光稳定且优良的纳米颗粒。所述带有端氨基的硅氧烷可为带有端氨基的烷基硅氧烷，优选为3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)和3-氨基丙基三乙基硅烷(APTES)中的一种或多种，更优选为3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)。
在本发明中，所述有机胺类化合物为甲基卤化铵或苯乙胺卤盐，优选为甲基卤化铵。其中，甲基卤化铵可表示为CH3NH3X，X＝Cl，Br，I，优选为甲基溴化铵(CH3NH3Br)。所述过渡金属卤化物可表示为AX2，过渡金属A优选为Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Cu或Mn，更优选为Pb(铅)。X选自卤素，优选为Cl、Br或I，更优选为Br。在本发明的实施例中，所述过渡金属卤化物可为溴化铅(PbBr2)或碘化铅。
本发明采用配体辅助再沉淀法合成杂化钙钛矿量子点，其中，所述第一溶剂为N,N-二甲基酰胺(DMF)、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙腈或丙酮，优选为DMF。本发明实施例按一定摩尔比例，充分混合形成前驱液。其中，所述有机胺类化合物、过渡金属卤化物与带有端氨基的硅氧烷的摩尔比优选为(1.0～1.2)：0.8：(0.2～4.0)，更优选为1：0.8：(1.0～2.0)。
得到混合溶液后，本发明实施例可将其注入第二溶剂中，在非密闭状态下产生沉淀，即形成有机无机杂化钙钛矿量子点。
在本发明中，所述第二溶剂为非极性溶剂，如甲苯、氯仿、正己烷、环己烷、乙酸乙酯或乙醚等，优选为甲苯。本发明实施例的整个合成过程可在通风橱中操作；在非密闭状态下，空气中的水会参与硅氧烷的水解，在杂化钙钛矿纳米颗粒表面形成一层二氧化硅，能提高钙钛矿纳米材料的水氧稳定性。本发明采用带有端氨基的硅氧烷作为配体，在钙钛矿纳米颗粒表面所形成的二氧化硅层能有效地避免粒径尺寸的增长，从而更好地控制钙钛矿量子点的尺寸。
本发明优选搅拌产生沉淀，通过低速离心如3000～5000rpm/min将沉淀离心，最后烘干，得到固体量子点材料。其中，所述低速离心的时间可为15min～30min。
现有的合成钙钛矿量子点过程采用高速离心取上清液，由于钙钛矿在非极性溶剂中是一个自组装的过程，且颗粒尺寸生长速率较快，所以传统的配体很难有效的控制量子点的尺寸，最后采用高速离心的方法，将大批量大尺寸的钙钛矿离心掉，最终会导致性能优良的量子点产量较低。并且，钙钛矿量子点粒径尺寸在10nm以内，通过离心很难将其从甲苯中分离出来，这大大限制合成材料的应用；而通过旋蒸等方法将甲苯等非极性溶剂蒸干，工艺复杂且无法实现大批量生产。此外，现有技术采用带有氨基的长链烷基作为配体，离心得到分散于非极性溶剂中的纳米颗粒易出现分解现象，所合成的量子点稳定性差；油酸作为抑制量子点团聚，同样大大抑制量子点材料的提取。
本发明技术针对其稳定性、产率以及生产工艺等方面进行优化：本发明引入二氧化硅层，使钙钛矿纳米材料的稳定性提高。本发明实施例通过采用带有端氨基的硅氧烷，将沉淀通过低速离心，进行烘干，无需使用油酸等一些长链的试剂，可获得固体粉末即为钙钛矿量子点材料，产率可超过70％；固体粉末荧光量子效率大于50％，粉末状态发光半峰宽小于30nm，性能较好，方法简单，利于进行商业化生产应用。
在本发明的优选实施例中，得到表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点后，还包括：将所述表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点与硅氧烷混合，在非密闭状态下进行反应，得到包覆有二氧化硅的有机无机杂化钙钛矿量子点。
本发明先采用带有端氨基的硅氧烷作为配体，在获得发光性能稳定的钙钛矿纳米颗粒的同时，引入二氧化硅层，在此基础上引入硅氧烷，使二氧化硅壳层生长，壳层包覆钙钛矿量子点，能显著提高钙钛矿纳米颗粒的稳定性，大大提高钙钛矿纳米材料在实际应用中的可行性。
本发明实施例优选引入硅氧烷进行进一步的修饰，可在分散上述钙钛矿量子点的溶液如四氢呋喃(THF)中，加入硅氧烷在非密闭状态下进行反应，形成致密的、较厚的二氧化硅壳层，实现二氧化硅包覆钙钛矿量子点，有效隔离外界水等破坏因子，提高稳定性。
其中，所述硅氧烷可为TMOS(四甲氧基硅烷)或者TEOS(四乙氧基硅烷)等物质。所述反应优选在醇存在的条件下进行，所述醇如乙醇、甲醇等，可促进硅氧烷水解。然后，本发明实施例通过低速离心，得到包覆有二氧化硅的有机无机杂化钙钛矿量子点。所述低速离心的速度如3000～5000rpm/min；所述低速离心的时间可为15min～30min。此外，本发明也可直接采用醇，如在包有APTS的量子点溶液中加入乙醇，目的是为了能加速硅氧烷的水解。
得到有机无机杂化钙钛矿量子点材料后，本发明对其性能进行检测。所得材料的固体粉末荧光量子产率通过F-7000光谱仪，采用积分球，450nm光作为激发光源检测，结果显示，其绝对荧光量子产率超过50％。本发明检测溶液中材料样品和粉末状态的发射光谱，结果显示，其发射光谱呈现单一性，发射峰较窄。粉末状态发光半峰宽小于30nm，性能较好。
本发明实施例通过将搅拌一段时间的钙钛矿溶液离心后与乙醇溶液进行混溶，一方面可将离心后沉淀中的甲苯等非极性溶剂洗掉，一方面可体现量子点材料的稳定性。与现有技术发生快速分解相比，本发明所得量子点材料未发生钙钛矿的分解，说明在钙钛矿量子点表面的硅氧烷基发生水解作用，形成二氧化硅层，相对地提高了钙钛矿纳米材料的稳定性。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法进行具体地描述。
以下实施例所用的原料均为市售产品，整个合成过程在通风橱中操作。
实施例1
将1mmol PbBr2、0.8mmol CH3NH3Br和1.38mmol APTS混溶于DMF中，将所得混合溶液注入快速搅拌的甲苯中，产生沉淀，得到有机无机杂化钙钛矿量子点的溶液样品。
将所述溶液样品搅拌2h，然后离心(3000rpm，15min)，加入乙醇搅拌离心(3000rpm，15min)后，于50℃烘干，将干燥的固体进行研磨，得到黄色粉末460mg，即为有机无机杂化钙钛矿量子点材料，其内核为CH3NH3PbBr3。通过计算产率公式①进行计算，得到最后产率为65％；
产率＝产出总质量/投入总质量×100％公式①。
将实施例1中得到的钙钛矿量子点溶液样品进行透射电镜(TEM)分析，结果参见图1，图1为实施例1所得量子点材料的TEM结果。从图1可见，本发明所得量子点材料尺寸均一，粒径为3～4nm。将所得粉末状材料进行元素分析(EDS)，结果参见图2和表1，图2为实施例1所得量子点材料的元素分析图，表1为实施例1所得量子点材料的元素分析结果。
表1实施例1所得量子点材料的元素分析结果
元素 重量百分比 原子百分比
OK 5.93 28.52
SiK 3.82 10.46
BrL 46.50 44.77
PbM 43.75 16.25
总量 100.00 100.00
本发明实施例1进行5次重复试验，并检测所述溶液样品的发射光谱，如图3右侧曲线所示，图3为实施例1～2所得量子点溶液样品的发射光谱。从图3中右侧曲线可得，其发射波长～524nm，发射峰较窄，重复实验样品的发射峰相差在2nm以内。
所得固体状材料的情况参见图4和图5，图4为实施例1～2所得固体量子点材料日光灯下的图像，图5为实施例1～2所得固体量子点材料紫外灯(365nm)下的图像。图4中，2-6号为实施例1烘干后样品，1号为实施例2烘干后样品。图5中，2号为实施例1烘干后样品，1号为实施例2烘干后样品。
所得材料的固体粉末荧光量子产率通过F-7000光谱仪，采用积分球，450nm光作为激发光源检测，结果显示，其绝对荧光量子产率为56.1％，超过50％；粉末状态发光半峰宽为28.5nm，小于30nm。
实施例2
将1mmol PbBr2、0.8mmol CH3NH3Br和2.0mmol APTS混溶于DMF中，将所得混合溶液注入快速搅拌的甲苯中，产生沉淀，得到有机无机杂化钙钛矿量子点的溶液样品。
按照实施例1中相同方法，依次离心，烘干，烘干后得到黄绿色固体，如图4中左侧第一个样品，研磨，得到412.6mg固体粉末状的有机无机杂化钙钛矿量子点材料。
所述溶液样品的发射光谱如图3所示，从图3中左侧曲线可得，其发射波长为510nm，发射峰较窄。
所得固体状材料在紫外灯下的情况参见图5中左侧样品；所得材料的固体粉末荧光量子产率通过F-7000光谱仪，采用积分球，450nm光作为激发光源检测，结果显示，其绝对荧光量子产率为50％；粉末状态发光半峰宽为30nm。
实施例3
将0.1mmol PbBr2、0.08mmol CH3NH3Br和0.1mmol APTS混溶于2mL DMF中，随后加入0.5mL的油酸，搅拌形成前驱液；取1mL前驱液逐滴滴入10mL甲苯溶液中，未进行离心处理，得到有机无机杂化钙钛矿量子点的溶液样品。
所述溶液样品的发射光谱如图6所示，图6为实施例3和比较例1所得量子点材料的发射光谱。
比较例1
将0.1mmol PbBr2、0.08mmol CH3NH3Br和0.1mmol正辛胺、0.5mL油酸混溶于DMF中，将所得混合溶液逐滴滴入剧烈搅拌的甲苯中，离心(7000rpm/min，15min)，得到有机无机杂化钙钛矿量子点的溶液样品。
所述溶液样品的发射光谱如图6所示，根据图6比较，本申请以APTS为配体得到发射峰单一(475nm)的样品溶液，而正辛胺发射光谱则出现杂峰。表明本发明以APTS为配体能更好的控制钙钛矿的粒径尺寸，获得了发光稳定且优良的钙钛矿纳米颗粒。
将本申请所得产品与以正辛胺为配体所得产品进行稳定性对比：
通过将搅拌2小时后的实施例1所得钙钛矿甲苯混合溶液样品和比较例1的溶液样品，分别取2mL溶液分散于8mL THF中，静置27天，溶解情况参见图7，图7为实施例1和比较例1所得量子点材料的稳定性对比结果。图7中，右侧为实施例1的THF混合溶液样品，左侧为比较例1中量子点高速离心后样品。从图7可以看出，左侧的比较例1样品中，底部出现沉淀，且基本无色，表明钙钛矿发生分解，而右侧的实施例1APTS为配体的材料样品，底部沉淀为黄绿色，与原始混合溶液一致，结果表明，采用端氨基硅氧烷作为配体合成的钙钛矿稳定性得到了提高。
实施例4
首先将0.1mmol PbBr2、0.08mmol CH3NH3Br和0.138mmol APTS混溶于0.5mL的DMF，形成前驱液。然后将前驱液逐滴滴入快速搅拌的10mL甲苯、1mL乙醇与100μL TMOS的混合溶液中，持续搅拌。
为验证其稳定性，取持续搅拌不同时间的混合溶液200μL加入3mL乙醇中，静置3天后，效果如图8和图9所示，图8为实施例4所得溶液样品在日光灯下的稳定性效果图，图9为实施例4所得溶液样品在紫外灯下的稳定性效果图。
图8和图9中，1号为混合溶液持续搅拌前加入乙醇；2号为混合溶液持续搅拌1小时后加入乙醇；3号为混合溶液持续搅拌2小时后加入乙醇。根据图8和图9中三个样品的对比，搅拌1小时和搅拌2小时的溶液基本没有变化，这可以说明本发明引入硅氧烷进行进一步的修饰，能形成致密的、较厚的二氧化硅壳层，实现二氧化硅包覆钙钛矿量子点，有效隔离外界水等破坏因子，提高了稳定性。
由以上实施例可知，本发明提供的有机无机杂化钙钛矿量子点以带有端氨基的硅氧烷为配体，采用配体辅助再沉淀法制成；所述有机无机杂化钙钛矿量子点的表面有二氧化硅层。本发明采用带有端氨基的硅氧烷作为配体，能更好地控制钙钛矿量子点的尺寸，且发光峰位不会发生移动，获得稳定的发光性能。同时，本发明通过带有端氨基的硅氧烷，采用配体辅助再沉淀法，在钙钛矿纳米颗粒表面形成一层二氧化硅，能提高钙钛矿纳米材料的水氧稳定性，从而提高其在实际应用中的可行性。
进一步地，本发明在合成钙钛矿量子点过程中，无需使用油酸等一些长链的试剂，而通过烘干即可获得固体粉末状钙钛矿量子点材料，产率高，利于钙钛矿量子点材料的实际应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (7)

1.一种有机无机杂化钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：
以带有端氨基的硅氧烷为配体，使其在第一溶剂中与金属卤化物和有机胺类化合物混合，形成前驱液；所述第一溶剂为DMF或二甲基亚砜；所述有机胺类化合物为甲基卤化铵；
将所述前驱液与第二溶剂混合，在非密闭状态下产生沉淀，得到表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点；所述第二溶剂为甲苯或氯仿；
所述有机无机杂化钙钛矿量子点包括内核，所述内核的通式为CH3NH3AX3，其中，A为Sn、Pb、Bi或Mn，X为Cl、Br或I；所述带有端氨基的硅氧烷为3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属卤化物为溴化铅或碘化铅。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机无机杂化钙钛矿量子点中，A、X、Si与O的原子百分比的比例为(15～17)：(40～50)：(10～11)：(20～30)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机胺类化合物、金属卤化物与带有端氨基的硅氧烷的摩尔比为(1.0～1.2)：0.8：(0.2～4.0)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在非密闭状态下产生沉淀后，通过低速离心，经烘干得到固体量子点材料。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，得到表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点后，还包括：将所述表面有二氧化硅层的有机无机杂化钙钛矿量子点与硅氧烷混合，在非密闭状态下进行反应，得到包覆有二氧化硅的有机无机杂化钙钛矿量子点。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述反应在醇存在的条件下进行，然后通过低速离心，得到包覆有二氧化硅的有机无机杂化钙钛矿量子点。
CN201611178389.4A 2016-12-19 2016-12-19 一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法 Active CN106634961B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611178389.4A CN106634961B (zh) 2016-12-19 2016-12-19 一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611178389.4A CN106634961B (zh) 2016-12-19 2016-12-19 一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106634961A CN106634961A (zh) 2017-05-10
CN106634961B true CN106634961B (zh) 2019-02-19

Family

ID=58833324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611178389.4A Active CN106634961B (zh) 2016-12-19 2016-12-19 一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106634961B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3974497A4 (en) * 2019-05-21 2022-10-12 DIC Corporation METHOD OF MAKING LIGHT-EMITTING PARTICLES, LIGHT-EMITTING PARTICLES, LIGHT-EMITTING PARTICLE DISPERSION, INK COMPOSITION AND LIGHT-EMITTING ELEMENT

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107523296A (zh) * 2017-08-14 2017-12-29 南京理工大学 大产率卤素钙钛矿/二氧化硅微球复合荧光粉的一步合成方法
CN107591486B (zh) * 2017-08-18 2019-07-19 华中科技大学 一种有机无机杂化钙钛矿半导体材料及其制备方法
CN107446572B (zh) * 2017-09-01 2020-03-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 合成二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点的方法及其合成的量子点的应用
CN108298577B (zh) * 2018-02-07 2020-06-30 东南大学 一种室温下合成超稳定的全无机CsPbX3钙钛矿的方法及其应用
CN108441211B (zh) * 2018-05-03 2020-09-22 中央民族大学 一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料及其制备方法
TWI680178B (zh) * 2018-05-11 2019-12-21 逢甲大學 量子點材料及其製備方法
CN108658780B (zh) * 2018-06-08 2021-01-05 南昌大学 一种制备高亮度稳定有机-无机杂化钙钛矿CH3NH3PbBr3量子点的方法
CN109021966A (zh) * 2018-07-13 2018-12-18 深圳信息职业技术学院 一种复合钙钛矿量子点及其制备方法
CN109678728B (zh) * 2019-01-18 2021-09-10 重庆工商大学 一种核壳钙钛矿量子点及制备方法
CN109762562A (zh) * 2019-02-20 2019-05-17 暨南大学 一种CsPbX3@TiO2纳米材料及其制法和应用
CN110205112A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 苏州星烁纳米科技有限公司 钙钛矿量子点复合膜的制备方法及由其制备的产品
CN110129028B (zh) * 2019-06-20 2022-04-29 南京理工大学 基于多层包覆的x射线成像用高稳定卤素钙钛矿量子点薄膜的合成方法
US11332661B2 (en) 2019-09-09 2022-05-17 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Modified perovskite quantum dot material, fabricating method thereof, and display device
CN110684522A (zh) * 2019-09-09 2020-01-14 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 改性钙钛矿量子点材料及其制备方法、显示装置
CN112521933B (zh) * 2019-09-19 2022-07-29 纳晶科技股份有限公司 核壳钙钛矿量子点及其制备方法、量子点组合物及具有其的量子点器件
CN113328041B (zh) * 2020-02-28 2022-08-30 京东方科技集团股份有限公司 一种量子点发光器件及其制备方法、显示装置
CN111769435B (zh) * 2020-07-10 2021-07-20 澳门大学 一种激光多脉冲的产生方法以及金属卤化物钙钛矿多量子阱材料在激光多脉冲产生中的应用
CN112521938B (zh) * 2020-10-20 2022-02-22 西安交通大学 一种有机无机杂化卤化物发光材料及其制备方法和应用
CN112266009B (zh) * 2020-10-26 2022-03-25 中国科学院兰州化学物理研究所 一种超小硫化银量子点的制备方法
WO2022107601A1 (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 Dic株式会社 インクジェット用インク組成物、光変換層及びカラーフィルタ
CN112961675B (zh) * 2021-01-31 2023-04-11 福建工程学院 溶胶-凝胶钝化提高钙钛量子点稳定性的方法
CN113046057A (zh) * 2021-03-05 2021-06-29 苏州星烁纳米科技有限公司 一种量子点、由其制备的核壳量子点及该核壳量子点的制备方法
CN113980670B (zh) * 2021-10-29 2023-11-14 中国科学院深圳先进技术研究院 固态钙钛矿团簇及其制备方法、光电器件
CN116082880B (zh) * 2021-11-05 2024-03-22 中国科学院化学研究所 一种纳米胶囊型钙钛矿墨水、制备方法及其应用
CN116120915A (zh) 2021-11-11 2023-05-16 Dic株式会社 发光粒子、含有发光粒子的组合物、光学膜、滤色器、层叠结构体、发光器件和显示器件
CN114058365B (zh) * 2021-12-03 2024-04-26 华东理工大学 一种钙钛矿纳米晶溶胶、色转换膜及其制备方法
CN116266998A (zh) * 2021-12-16 2023-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种在纸基上制备稳定钙钛矿的方法
CN114349998A (zh) * 2021-12-30 2022-04-15 宁波东旭成新材料科技有限公司 一种高稳定性量子点膜合成方法
CN114686218B (zh) * 2022-03-24 2024-01-30 无锡极电光能科技有限公司 一种钙钛矿量子点及其制备方法和用途
CN115074113A (zh) * 2022-07-04 2022-09-20 无锡极电光能科技有限公司 一种铯铜碘蓝光纳米晶及其制备方法和用途
CN117835776A (zh) * 2022-11-15 2024-04-05 宁波杭州湾新材料研究院 钙钛矿层的通用处理液、处理方法及应用
CN116004228B (zh) * 2022-12-26 2024-04-26 无锡极电光能科技有限公司 表面改性钙钛矿量子点及其制备方法和核壳结构量子点

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2004775B1 (en) * 2006-03-21 2015-05-06 Omnipv, Inc. Luminescent materials that emit light in the visible range or the near infrared range
CN105586641A (zh) * 2016-01-12 2016-05-18 山东大学 甲胺卤化铅酸盐化合物单晶微米薄片生长方法及生长装置
CN106025042A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 吉林大学 基于二氧化硅包覆钙钛矿量子点的稳定白光led及制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009056634A1 (de) * 2009-12-02 2011-06-09 Giesecke & Devrient Gmbh Festkörperpartikel mit Siliciabeschichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2004775B1 (en) * 2006-03-21 2015-05-06 Omnipv, Inc. Luminescent materials that emit light in the visible range or the near infrared range
CN105586641A (zh) * 2016-01-12 2016-05-18 山东大学 甲胺卤化铅酸盐化合物单晶微米薄片生长方法及生长装置
CN106025042A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 吉林大学 基于二氧化硅包覆钙钛矿量子点的稳定白光led及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Organolead Halide Perovskite Nanocrystals: Branched Capping Ligands Control Crystal Size and Stability;B. Luo等;《Angewandte Chemie International Edition》;20160613;8864-8868

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3974497A4 (en) * 2019-05-21 2022-10-12 DIC Corporation METHOD OF MAKING LIGHT-EMITTING PARTICLES, LIGHT-EMITTING PARTICLES, LIGHT-EMITTING PARTICLE DISPERSION, INK COMPOSITION AND LIGHT-EMITTING ELEMENT

Also Published As

Publication number Publication date
CN106634961A (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106634961B (zh) 一种有机无机杂化钙钛矿量子点及其制备方法
Xiong Photoluminescent ZnO nanoparticles modified by polymers
CN108192602B (zh) 一种具有室温磷光性质的无金属聚合物碳点、制备方法及其应用
EP3309234B1 (en) Encapsulated quantum dots
CN102177095B (zh) 表面功能化的纳米颗粒
CN101422621B (zh) 通过早期引入不规则结构,生产生物成像的纳米颗粒及其制造方法
He et al. ‘Clicked’magnetic nanohybrids with a soft polymer interlayer
Wolska‐Pietkiewicz et al. Safe‐by‐Design Ligand‐Coated ZnO Nanocrystals Engineered by an Organometallic Approach: Unique Physicochemical Properties and Low Toxicity toward Lung Cells
CN106103647A (zh) 量子点组合物
KR101567327B1 (ko) 양자점 함유 복합입자 및 이의 제조 방법
WO2004078641A1 (en) Metal nano-particles coated with silicon oxide and manufacturing method thereof
CN107338047B (zh) 一种硅杂化的碳量子点荧光材料及制备方法
CN105369358A (zh) 一种对半导体纳米晶材料表面进行配体交换的方法
CN113025316A (zh) 一种高量子产率铜纳米团簇荧光纳米花及其制备方法与在led中的应用
CN108441211A (zh) 一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料及其制备方法
CN108190944A (zh) 一种钙钛矿纳米晶的制备方法
CN114127224A (zh) 金纳米粒子-荧光体杂化物质及其制备方法
JP4403270B2 (ja) 半導体ナノ粒子を分散した蛍光性ガラスとその製造方法
CN101955774A (zh) 纳米晶染色的植物
Zhao et al. Nonconventional aggregation‐induced emission polysiloxanes: Structures, characteristics, and applications
Darbandi et al. Bright luminescent, colloidal stable silica coated CdSe/ZnS nanocomposite by an in situ, one-pot surface functionalization
Madhu et al. Synthesis and investigation of photonic properties of surface modified ZnO nanoparticles with imine linked receptor as coupling agent-for application in LEDs
Wang et al. Facile fabrication of luminescent rare-earth-doped PS/AA composites for anti-counterfeiting applications
JP2011102332A (ja) 水溶性ナノ粒子複合体を形成するための両親媒性ポリマー
CN116199253B (zh) 一种钙钛矿及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant