CN108559498B - 小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的可控制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米材料与纳米技术领域，具体涉及一种小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的可控制备方法。本发明选取乙酸铯作为铯前驱体，采用低温注入法制备小尺寸CsPbBr3量子点材料，通过控制前驱体加入的比例(溴化铅、乙酸铯、油酸、油胺的比例为1mmol：0.1～1mmol：0.2～10mL：0.2～10mL)，得到CsPbBr3量子点材料；通过控制反应温度、反应时间、前驱体加入比例得到不同尺寸的CsPbBr3量子点；本发明所述制备方法工艺简单，重现性好，成本低廉，符合环境要求。

Description

小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的可控制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料与纳米技术领域，具体涉及一种小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的可控制备方法。
背景技术
LED作为一种高效率、低能耗的发光设备，在照明、显示等领域得到广泛应用。其中，蓝光LED在LED中扮演重要的角色，高性能蓝光LED的研发也是研究重点和难点之一。无机钙钛矿(CsPbX3,X＝Cl,Br,I)作为一种新兴的材料，具有极高的荧光量子产率、较小的激子束缚能、较长的载流子扩散距离，改变其组成可以实现发光区域宽光谱范围可调，是一种极具潜力的LED材料。其中，CsPbCl3量子点的发光区域为蓝光范围，然而CsPbCl3具有较差的结构稳定性和较低的荧光量子产率，使得基于此类材料的蓝光LED性能仍然较差。 CsPbBr3量子点虽然具有最佳的结构稳定性和最高的荧光量子产率，然而目前CsPbBr3量子点的合成方法中，过饱和重结晶(supersaturated recrystallization)法虽然能够实现CsPbBr3量子点的低温制备，但该方法难以实现量子点尺寸可控；热注入法(hot-injection)能够实现 CsPbBr3量子点尺寸可控制备，但由于其所需要的反应温度较高，难以得到小尺寸蓝光CsPbBr3量子点；通过调整卤素比例可以得到荧光峰位于蓝光区域的CsPbBr3-xClx，然而其荧光量子产率大幅降低，从95％(CsPbBr3量子点)降低至37％(CsPbBr3-xClx量子点)。如果能够通过低温热注入法调整CsPbBr3量子点尺寸来调整其荧光峰位以达到蓝光区域，这将不失为一种理想的解决办法之一。因此，探索小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的制备方法，开发基于该量子点的蓝光LED具有重要的研究意义和实用价值。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的可控制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)将溴化铅、十八烯加入到三颈烧瓶中，通入氩气保护气体，升高至一定温度后，分别加入油酸和油胺，使金属盐完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)将步骤(1)所得金属盐的络合溶液加热至设定温度，然后加入乙酸铯的油酸溶液进行反应；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入叔丁醇对反应得到的CsPbBr3量子点进行清洗，得到CsPbBr3量子点材料。
上述方案中，所述溴化铅、乙酸铯、油酸和油胺的添加比例为1mmol：0.1～1mmol：0.2～10 mL：0.2～10mL。
上述方案中，步骤(1)中，以1mmol溴化铅为基准，所述十八烯的添加比例为 20mL～50mL。
上述方案中，步骤(1)所述升温后的温度为90℃～120℃。
上述方案中，步骤(2)所述反应的温度为20～50℃，反应时间为5～300s。
本发明的有益效果如下：本发明选取乙酸铯作为铯前驱体，采用低温注入法制备小尺寸 CsPbBr3量子点材料，通过控制前驱体加入的比例(溴化铅、乙酸铯、油酸、油胺的添加比例为1mmol：0.1～1mmol：0.2～10mL：0.2～10mL)，得到CsPbBr3量子点材料；通过控制反应温度、反应时间、前驱体加入比例得到不同尺寸的CsPbBr3量子点；本发明实现了小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的高质量可控制备，制备所得CsPbBr3量子点具有较好的结构稳定性和较高的荧光量子产率，且制备方法工艺简单，重现性好，成本低廉，符合环境要求。
附图说明
图1为本发明制备得到的CsPbBr3量子点材料的物相及光学性质表征结果，其中a为XRD 图谱，b为荧光量子产率与时间关系曲线。
图2为实施例1制备得到的CsPbBr3量子点材料的形貌及光学性质表征结果，其中a为 TEM图像，b为图a中纳米晶的荧光光谱图。
图3为实施例2制备得到的CsPbBr3量子点材料的形貌及光学性质表征结果，其中a为 TEM图像，b为图a中纳米晶的荧光光谱图。
图4为实施例3制备得到的CsPbBr3量子点材料的形貌及光学性质表征结果，其中a为 TEM图像，b为图a中纳米晶的荧光光谱图。
图5为实施例4制备得到的CsPbBr3量子点材料的形貌及光学性质表征结果，其中a为 TEM图像，b为图a中纳米晶的荧光光谱图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)1mmol溴化铅、50mL十八烯加入到三颈烧瓶中，通入氩气保护气体，升温至90℃后分别加入0.2mL油酸和0.2mL油胺，使金属盐完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)将上述金属盐的络合溶液加热至20℃，然后加入0.1mL 1mol/L乙酸铯的油酸溶液反应5秒；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入叔丁醇对反应得到的CsPbBr3量子点进行清洗，得到CsPbBr3量子点材料。
本实施例制备得到CsPbBr3量子点材料的颗粒尺寸为1.9nm，荧光发射峰位于433nm如图2所示，从图2(a)中可以看出：本实施例制备所得CsPbBr3量子点的尺寸较为均匀，表明量子点具有较好的单分散性。
实施例2
小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)1mmol溴化铅、40mL十八烯加入到三颈烧瓶中，通入氩气保护气体，升温至100℃后分别加入2mL油酸和2mL油胺，使金属盐完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)将上述金属盐的络合溶液加热至30℃，然后加入0.2mL 1mol/L乙酸铯的油酸溶液反应60秒；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入叔丁醇对反应得到的CsPbBr3量子点进行清洗，得到CsPbBr3量子点材料。
本实施例制备得到CsPbBr3量子点材料的颗粒尺寸为2.6nm，荧光发射峰位于459nm如图3所示，从图3(a)中可以看出：本实施例制备所得CsPbBr3量子点的尺寸较为均匀，表明量子点具有较好的单分散性。
实施例3
小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)1mmol溴化铅、30mL十八烯加入到三颈烧瓶中，通入氩气保护气体，升温至110℃后分别加入5mL油酸和5mL油胺，使金属盐完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)将上述金属盐的络合溶液加热至40℃，然后加入0.5mL 1mol/L乙酸铯的油酸溶液反应180秒；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入叔丁醇对反应得到的CsPbBr3量子点进行清洗，得到CsPbBr3量子点材料。
本实施例制备得到CsPbBr3量子点材料的颗粒尺寸为3.5nm，荧光发射峰位于472nm如图4所示，从图4(a)中可以看出：本实施例制备所得CsPbBr3量子点的尺寸较为均匀，表明量子点具有较好的单分散性。
实施例4
小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)1mmol溴化铅、20mL十八烯加入到三颈烧瓶中，通入氩气保护气体，升温至120℃后分别加入10mL油酸和10mL油胺，使金属盐完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)将上述金属盐的络合溶液加热至50℃，然后加入1mL 1mol/L乙酸铯的油酸溶液反应300秒；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入叔丁醇对反应得到的CsPbBr3量子点进行清洗，得到CsPbBr3量子点材料。
本实施例制备得到CsPbBr3量子点材料的颗粒尺寸为5.0nm，荧光发射峰位于508nm如图5所示，从图5(a)中可以看出：本实施例制备所得CsPbBr3量子点的尺寸较为均匀，表明量子点具有较好的单分散性。
本发明制备的CsPbBr3量子点材料的XRD图谱见图1。图1中XRD图谱所示各衍射峰的位置和相对强度均与CsPbBr3量子点材料的XRD图谱相匹配，说明合成产物为CsPbBr3材料。
本发明实施例1～4制备得到的CsPbBr3量子点材料的形貌结构及光学性质进行表征，表征结果见图2～5。图2～5的结果说明通过控制不同的反应条件，可以得到不同尺寸的CsPbBr3量子点材料；单一条件下，量子点的尺寸较为均匀，表明量子点具有较好的单分散性；量子点的荧光发射峰可在433～508nm范围内可调，覆盖了蓝光区域，实现了小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的高质量可控制备。
本发明通过控制反应温度、反应时间及前驱体比例得到不同尺寸的CsPbBr3量子点，实现了小尺寸蓝光CsPbBr3量子点的高质量可控制备。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将溴化铅、十八烯加入到三颈烧瓶中，通入氩气保护气体，升高至一定温度后，分别加入油酸和油胺，使金属盐完全溶解，得到金属盐的络合溶液；所述溴化铅、乙酸铯、油酸和油胺的比例为1 mmol：0.1~1 mmol：0.2~10 mL：0.2~10 mL；
（2）将步骤（1）所得金属盐的络合溶液加热至设定温度，然后加入乙酸铯的油酸溶液进行反应；所述反应的温度为20~50℃，反应时间为5~300s；
（3）反应结束后，冷却至室温，加入叔丁醇对反应得到的CsPbBr3量子点进行清洗，得到CsPbBr3量子点材料。
2.根据权利要求1所述小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，其特
征在于，步骤（1）中，以1 mmol溴化铅为基准，所述十八烯的添加比例为20 mL~50 mL。
3.根据权利要求1所述小尺寸蓝光CsPbBr3量子点材料的可控制备方法，其特
征在于，步骤（1）所述升温后的温度为90℃~120℃。
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