CN109266325B - 一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法 - Google Patents

一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，以下步骤：1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇分别溶解于去离子水中，得到全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液；2)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液充分搅拌混合得到混合溶液；3)将步骤2)得到的混合溶液离心，所得沉淀即为所述的基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点。该方法利用功能性聚乙二醇材料包裹全无机钙钛矿量子点，既达到改变发射波长的目的，又提高了全无机钙钛矿量子点的生物相容性，同时可以节约大量的时间成本和经济成本。

Description

一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法,属于纳米材料领域。
背景技术
量子点(quantum dots，QDs)也称为半导体纳米晶体(semiconductornanocrystal)，是指在三维空间上达到一定临界尺寸(激子波尔半径)而具有量子限域效应的半导体材料。全无机钙钛矿量子点作为一种半导体材料，具有合成简单、发射峰较窄(半高宽为12～42nm)、荧光量子效率高(最高可达90％)等特点，在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、激光器和生物成像领域具有光明的应用前景。然而全无机钙钛矿量子点的发光峰位调节方式非常复杂，通常是通过调控卤素元素的种类和比例或调控量子点合成温度从而调节量子点的粒径尺寸来达到调节发射峰位目的的，这显然不利于多色量子点的合成。
功能性聚乙二醇一种具有良好生物相容性的材料，被广泛应用在包裹荧光材料和生物修饰领域。利用功能性聚乙二醇材料包裹全无机钙钛矿量子点达到改变发射波长的目的可以节约大量的时间成本，因此发展一种基于表面修饰物的方法改变全无机钙钛矿量子点的发射波长非常重要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该制备方法具有操作简单、原材料价格低廉等优势。
技术方案：本发明提供了一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇分别溶解于去离子水中，得到全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液；
2)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液充分搅拌混合得到混合溶液；
3)将步骤2)得到的混合溶液离心，所得沉淀即为所述的基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点。
其中：
所述的功能性聚乙二醇为甲氧基聚乙二醇胺、甲氧基聚乙二醇羧基、双氨基聚乙二醇或双羧基聚乙二醇中的一种。
步骤1)所述的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液的浓度为1～10mg/mL，功能性聚乙二醇水溶液的浓度为1～10mg/mL。
步骤2)所述的充分搅拌混合得到混合溶液过程中，搅拌时间为1～3h。
步骤2)所述的将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液充分搅拌混合得到混合溶液过程中，全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液的质量之比为1～10：1～10。
步骤3)所述的混合溶液离心的条件为8000～15000rpm的条件下离心5～10min。
步骤3)所述的基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为功能性聚乙二醇，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
所述的功能性聚乙二醇材料用以改变全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的荧光发射波长，同时提高全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的生物相容性。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明采用功能性聚乙二醇修饰方式，在全无机钙钛矿量子点CsPbBr3表面包裹功能性聚乙二醇以获得蓝光发射钙钛矿量子点，降低了蓝光发射钙钛矿量子点合成的时间成本；
本发明利用功能性聚乙二醇修饰全无机钙钛矿量子点CsPbBr3，使其减少有毒元素的释放，提高了全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的生物相容性；
本发明方法新颖，成本低廉，为得到不同发射波长钙钛矿量子点提供了简便高效的方法；
本发明提供的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法新颖，不需要改变量子点的尺寸或卤族元素离子种类，成本低廉、操作简单，为得到不同发射波长钙钛矿量子点提供了简便高效的方法，有效的节约了时间成本和经济成本。
附图说明
图1为双氨基聚乙二醇修饰前后，得到的不同发射波长的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的光致发光光谱示意图；
图中：CsPbBr3表示修饰前的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3；
S CPB@NH2-PEG-NH2表示修饰双氨基聚乙二醇后的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3，在8000rpm条件下离心5min后得到的上清液；
X CPB@NH2-PEG-NH2表示修饰双氨基聚乙二醇后的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3，在8000rpm条件下离心5min后得到的沉淀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
本实施例中涉及的全无机钙钛矿量子点为CsPbBr3，其荧光发射波长为520nm，该方法能够一步直接改变全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的荧光发射波长，使其发射波长从520nm蓝移至450nm或480nm；同时功能性聚乙二醇作为包裹材料也提高了全无机钙钛矿量子点CsPbBr3的生物相容性。
实施例1：
一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇即双氨基聚乙二醇分别完全溶解于去离子水中，分别得到浓度为1mg/mL的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和1mg/mL双氨基聚乙二醇去离子水溶液；
2)在室温下，将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和双氨基聚乙二醇去离子水溶液以质量比1：1充分混合，搅拌反应1h，得到混合溶液；
3)将混合溶液至于离心机中，在转速为8000rpm的条件下，离心分离5min，收集上清液后，将沉淀分散至去离子水溶液中，即得基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3。
该基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为双氨基聚乙二醇，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
实施例2：
一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇即甲氧基聚乙二醇胺分别完全溶解于去离子水中，分别得到浓度为1mg/mL的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和10mg/mL甲氧基聚乙二醇胺去离子水溶液；
2)在室温下，将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和甲氧基聚乙二醇胺去离子水溶液以质量比1：1充分混合，搅拌反应3h，得到混合溶液；
3)将混合溶液至于离心机中，在转速为15000rpm的条件下，离心分离10min，收集上清液后，将沉淀分散至去离子水溶液中，即得基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3。
该基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为甲氧基聚乙二醇胺，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
实施例3：
一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇即双羧基聚乙二醇分别完全溶解于去离子水中，分别得到浓度为10mg/mL的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和1mg/mL双羧基聚乙二醇去离子水溶液；
2)在室温下，将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和双羧基聚乙二醇去离子水溶液以质量比1：1充分混合，搅拌反应2h，得到混合溶液；
3)将混合溶液至于离心机中，在转速为12000rpm的条件下，离心分离8min，收集上清液后，将沉淀分散至去离子水溶液中，即得基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3。
该基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为双羧基聚乙二醇，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
实施例4：
一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇即甲氧基聚乙二醇羧基分别完全溶解于去离子水中，分别得到浓度为1mg/mL的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和5mg/mL甲氧基聚乙二醇羧基去离子水溶液；
2)在室温下，将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和甲氧基聚乙二醇羧基去离子水溶液以质量比1：5充分混合，搅拌反应2h，得到混合溶液；
3)将混合溶液至于离心机中，在转速为15000rpm的条件下，离心分离5min，收集上清液后，将沉淀分散至去离子水溶液中，即得基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3。
该基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为甲氧基聚乙二醇羧基，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
实施例5：
一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇即甲氧基聚乙二醇羧基分别完全溶解于去离子水中，分别得到浓度为5mg/mL的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和1mg/mL甲氧基聚乙二醇羧基去离子水溶液；
2)在室温下，将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3去离子水溶液和甲氧基聚乙二醇羧基去离子水溶液以质量比5：1充分混合，搅拌反应2h，得到混合溶液；
3)将混合溶液至于离心机中，在转速为10000rpm的条件下，离心分离10min，收集上清液后，将沉淀分散至去离子水溶液中，即得基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3。
该基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点CsPbBr3为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为甲氧基聚乙二醇羧基，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3与功能性聚乙二醇分别溶解于去离子水中，得到全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液；
2)将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液充分搅拌混合得到混合溶液；
3)将步骤2)得到的混合溶液离心，所得沉淀即为所述的基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点
其中步骤1)所述的全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液的浓度为1～10mg/mL，功能性聚乙二醇水溶液的浓度为1～10mg/mL。
2.如权利要求1所述的一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于：所述的功能性聚乙二醇为甲氧基聚乙二醇胺、甲氧基聚乙二醇羧基、双氨基聚乙二醇或双羧基聚乙二醇中的一种。
3.如权利要求1所述的一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的充分搅拌混合得到混合溶液过程中，搅拌时间为1～3h。
4.如权利要求1所述的一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的将全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液充分搅拌混合得到混合溶液过程中，全无机钙钛矿量子点CsPbBr3水溶液与功能性聚乙二醇水溶液的质量之比为1～10：1～10。
5.如权利要求1所述的一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的混合溶液离心的条件为8000～15000rpm的条件下离心5～10min。
6.如权利要求1所述的一种基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的基于表面修饰物的蓝光发射钙钛矿量子点为核壳状结构，其核层为全无机钙钛矿量子点CsPbBr3,壳层为功能性聚乙二醇，核层与壳层之间通过静电力吸引作用相连接。
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