CN109337674B - 一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法 - Google Patents

一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法，本发明的特点是：将铯、铅、溴以离子的形式溶解在溶剂内，加入适量的二元羧酸类和二元胺类作为稳定剂；采用室温重结晶法形成带有二元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点。该发明的优点是，采用二元配体修饰的量子点使量子点之间形成类似聚合的结构形式，将量子点彼此之间连接起来，能减少量子点成膜后彼此之间的距离，相比一元配体还可以将量子点之间的距离较少一半，增加了载流子的迁移率。可提高钙钛矿量子点在器件中载流子的传输速率，同时，获得的钙钛矿量子点溶液具有较高的粘度，使之更适合应用于喷墨打印的墨水制备。

Description

一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法
技术领域
本发明涉及光电显示照明用纳米材料技术领域，具体涉及一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法。
背景技术
量子点，又称之为纳米晶，由几百到上千个原子组成的无机核心，外面包覆有机配体，粒径通常在2-15nm。由于量子点可以通过调节尺寸实现对其发射光谱的可控调节，通过改变量子点的尺寸大小和化学组分可以获得整个可见光区的光谱发射，在LED照明显示、太阳能电池、生物荧光标记等领域显示出巨大的潜力和应用价值。
CsPbX3钙钛矿量子点，作为一种新型半导体纳米材料，以其优异的光电性能在各种光电器件中显示出巨大的应用潜力。量子点由于采用有机配体包覆，因此在光电器件中载流子的迁移受到这些配体的影响，大大的影响了器件的性能。目前，几乎所有的量子点的配体都是采用一元羧酸或者一元胺(端基为羧基和烷基或胺基和烷基，烷基无法与量子点无机部分连接)，其中羧基和胺基会与无机部分的原子连接成键，另一端的烷基则无法成键，因此量子点与量子点之间是彼此独立的。这里，我们首次提出采用二元配体来制备钙钛矿量子点，二元配体不仅可以将量子点彼此之间连接起来，减少了量子点成膜后彼此之间的距离，而且相对于一元配体还可以将量子点之间的距离较少一半，这毫无疑问的减小了载流子迁移的阻力，增加了载流子的迁移率。与此同时，二元配体修饰的量子点还可以调节量子点在溶剂中的粘度，从而减小量子点采用喷墨打印时的咖啡环效应，更适合制备喷墨打印的墨水。
发明内容
本发明公开了一种二元配体修饰的CsPbX3(X＝Cl,Br,I)钙钛矿量子点的制备方法，本发明的特点是：将铯、铅、溴以离子的形式溶解在溶剂内，加入适量的二元羧酸类和二元胺类作为稳定剂；采用室温重结晶法形成带有二元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点。该发明的优点是，采用二元配体修饰的量子点使量子点之间形成类似聚合的结构形式，可提高钙钛矿量子点在器件中载流子的迁移率，同时，获得的钙钛矿量子点在溶液中具有较高的粘度，能减弱喷墨打印时的咖啡环效应，更适合制备喷墨打印的墨水。
一种二元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点的制备方法，具体包括以下几个步骤；
a)将铯源、铅源、卤源加入烧瓶中，加入有机溶剂1和二元羧酸和二元胺作为稳定剂，稳定剂的用量是有机溶剂1用量的5％，二元酸和二元胺的比例为1:1，搅拌使其溶解，形成CsPbX3澄清溶液a；
b)将澄清溶液a注入到搅拌的有机溶剂甲苯中，溶解的铯、铅、卤素离子由于溶剂的溶解度急剧下降而过饱和析出，形成一种二元配体修饰CsPbX3钙钛矿量子点；
所述CsPbX3是CsPbCl3，或是CsPbBr3，或是CsPbI3；
所述CsPbX3是CsPbClxBr3-x，或是CsPbBrxI3-x；其中x＝0,1,2,3；
所述的铯源为CsCl、CsBr、CsI中的一种或几种；
所述铅源为PbCl2、PbBr2、PbI2中的一种或几种；
所述卤源是含Cl或Br或I元素的物质，或者同时存在于铯源、铅源中；
所述的有机溶剂1为N,N-二甲基甲酰胺DMF，或者二甲基亚砜DMSO；
所述的二元羧酸为己二酸，庚二酸，辛二酸等一种或几种；
所述的二元胺为己二胺，庚二胺，辛二胺等一种或几种。
本发明具有明显的优点。所合成二元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点，其中二元配体不仅可以将量子点彼此之间连接起来，能减少量子点成膜后彼此之间的距离，而且相对于一元配体还可以将量子点之间的距离较少一半，这毫无疑问的减小了载流子迁移的阻力，增加了载流子的迁移率。与此同时，二元配体修饰的量子点还可以调节量子点在溶剂中的粘度，从而减小量子点采用喷墨打印时的咖啡环效应，更适合制备喷墨打印的墨水。
本发明可以应用在LED照明、或太阳能电池、或制备喷墨打印的墨水中。
附图说明
图1为二元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点示意图。钙钛矿为立方体结构。一元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点之间是彼此独立的，而二元配体修饰的CsPbX3钙钛矿量子点由于两个端基都能将量子点的无机部分连接，二元配体两端就可以将量子点与量子点之间连接起来。量子点之间的每个面都有二元配体连接，此图以其中一个面为例进行说明。
图2为实施例1,2,3,4中的CsPbX3钙钛矿量子点荧光发射光谱图。
图3为实施例1,2,3,4中的CsPbX3钙钛矿量子点XRD图。
具体实施方式
实施例1：
制备乙二酸和己二胺修饰的CsPbBr3钙钛矿量子点
1.将0.2mmol的CsBr、0.2mmol的PbBr2加入烧瓶中，再加入5ml的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂，0.25ml的乙二酸和0.25ml的己二胺作为稳定剂，加热搅拌，直到使其溶解形成含CsPbBr3澄清溶液。
2.将形成的澄清溶液注入到搅拌的有甲苯的烧瓶中，此时，DMF溶液中溶解的铯、铅、卤素离子由于在混合溶剂中的溶解度急剧下降而过饱和析出，形成CsPbBr3钙钛矿量子点，而乙二酸和己二胺作为配体包覆在CsPbBr3钙钛矿量子点表面。
实施例2：
制备庚二酸和己二胺修饰的CsPbBr1I2量子点
1.将0.2mmol的CsBr、0.2mmol的PbI2加入烧瓶中，再加入5ml的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂，0.25ml的庚二酸和0.25ml的己二胺作为稳定剂，加热搅拌，直到使其溶解形成含CsPbBr1I2澄清溶液。
2.将形成的澄清溶液注入到搅拌的有甲苯的烧瓶中，此时，DMF溶液中溶解的铯、铅、卤素离子由于在混合溶剂中的溶解度急剧下降而过饱和析出，形成CsPbBr1I2钙钛矿量子点，而庚二酸和己二胺作为配体包覆在CsPbBr1I2钙钛矿量子点表面。
实施例3：
制备辛二酸和辛二胺修饰的CsPbI3钙钛矿量子点
1.将0.2mmol的CsI、0.2mmol的PbI2加入烧瓶中，再加入5ml的二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂，0.25ml的辛二酸和0.25ml的辛二胺作为稳定剂，加热搅拌，直到使其溶解形成澄清溶液。
2.将形成的澄清溶液注入到搅拌的有甲苯的烧瓶中，此时，DMSO溶液中溶解的铯、铅、卤素离子由于在混合溶剂中的溶解度急剧下降而过饱和析出，形成CsPbI3钙钛矿量子点，而辛二酸和辛二胺作为配体包覆在CsPbI3钙钛矿量子点表面。
实施例4：
制备庚二酸和辛二胺修饰的CsPbCl3钙钛矿量子点
1.将0.2mmol的CsCl、0.2mmol的PbCl2加入烧瓶中，再加入5ml的二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂，0.25ml的庚二酸和0.25ml的辛二胺作为稳定剂，加热搅拌，直到使其溶解形成澄清溶液。
2.将形成的澄清溶液注入到有甲苯的烧瓶中，此时，DMSO溶液中溶解的铯、铅、卤素离子由于在混合溶剂中的溶解度急剧下降而过饱和析出，形成CsPbCl3钙钛矿量子点，而庚二酸和辛二胺作为配体包覆在CsPbCl3钙钛矿量子点表面。

Claims (2)

1.一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a）将铯源、铅源、卤源加入烧瓶中，加入有机溶剂1和二元羧酸和二元胺作为稳定剂，稳定剂的用量是有机溶剂1用量的5%，二元酸和二元胺的比例为1:1，搅拌使其溶解，形成CsPbX3澄清溶液a；
b）将澄清溶液a注入到搅拌的有机溶剂甲苯中，溶解的铯、铅、卤素离子由于溶剂的溶解度急剧下降而过饱和析出，形成一种二元配体修饰CsPbX3钙钛矿量子点；
所述CsPbX3是CsPbCl3，或是CsPbBr3，或是CsPbI3，
所述CsPbX3是CsPbClxBr3-x，或是CsPbBrxI3-x；其中x=0,1,2,3;
所述的铯源为CsCl、CsBr、CsI中的一种或几种；
所述铅源为PbCl2、PbBr2、PbI2中的一种或几种;
所述卤源是含Cl或Br或I元素的物质，或者同时存在于铯源、铅源中；
所述的有机溶剂1为N ,N-二甲基甲酰胺DMF，或者二甲基亚砜DMSO；
所述的二元酸为己二酸、庚二酸、辛二酸的一种或几种；
所述的二元胺为己二胺、庚二胺、辛二胺的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种二元配体修饰钙钛矿CsPbX3量子点的制备方法制备的
CsPbX3钙钛矿合成量子点，其特征在于应用在LED照明、或太阳能电池、或制备喷墨打印的墨水中。
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