CN110776911B - 室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法 - Google Patents

室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)将溴化铅和溴化铯加入到反应溶剂中；(2)超声或搅拌使其完全反应；(3)收集沉淀即为最终产物；(4)回收反应溶剂循环使用。本发明通过一步反应将CsPbBr3量子点嵌入到Cs4PbBr6本发明的合成方法不同于常规合成该材料的方法，反应物无需一步溶解于反应溶剂中，而是按照逐步溶解逐步反应的方式生成最终产物，该方法可以使反应溶剂反复回收并循环使用，绿色环保，适用于工业化生产。同时该方法要求的设备简单，合成速度更快，在消耗极少量溶剂的条件下可实现克量级循环制备，可用于背光显示，激光，光电探测器等领域。

Description

室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备 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，具体涉及一种室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法。
背景技术
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。有机-无机杂化的CH3NH3PbX3(X＝Cl，Br，I)和全无机的CsPbX3(X＝Cl，Br，I)是当前重点研究的钙钛矿量子点。
目前有机-无机和全无机钙钛矿量子点的合成方法很多，其中，全无机钙钛矿铯铅卤纳米立方体的合成已经于2015年被首次报道。另有文献 (Protesescu L,Yakunin S,Bodnarchuk M I,et al.Nano Lett., 2015,15(6),3692–3696)公开了一种采用高温法合成的钙钛矿量子点；文献(X.Li,D.Yu,F.Cao,Y.Gu,Y.Wei,Y.Wu,J.Song and H. Zeng,Adv.Funct.Mater.,2016,26,2435–2445)公开了一种采用室温过饱和析晶法合成钙钛矿量子点。
无机钙钛矿型量子点性能独特，制备方法简单，在可见光波段的发射光的波长可调，半峰宽窄，发光效率高，在照明和显示领域以及在白光LED和光电探测器领域中有强大的应用潜力。然而，目前技术制备的量子点稳定性较差，合成的量子点一般都是以胶体溶液形式储存在己烷，辛烷以及甲苯等非极性有机溶剂中，并可达到约90％的量子产率；当处于固相(例如在薄膜中)时，在空气中氧气，水分及光照的作用下，封闭配体的丢失导致了进一步的聚集，导致其荧光发射猝灭。同时，目前合成量子点的过程中都会产生大量有毒有害的废液，并且不易操作以及大规模生产。这些问题都极大地阻碍了其在光电子领域的应用及其产业化。
发明内容
为了解决现有技术中量子点稳定性以及其产业化的的问题，本发明的技术方案如下：
一种室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将溴化铅和溴化铯加入到反应溶剂中；
(2)超声或搅拌使其完全反应；
(3)收集沉淀即为最终产物；
(4)回收反应溶剂并循环使用；
其中，溴化铅和溴化铯的摩尔比为1∶(1-8)，投入量超过在反应溶剂中的溶解饱和度；
所述反应温度为0-100℃；
所述反应溶剂为DMF、DMSO或二者的混合液；
所述溴化铅和溴化铯逐步溶解到反应溶剂中并逐步反应生成最终产物。所述反应溶剂至少要可以覆盖反应物，最多不能将反应物全部溶解，反应溶剂为混合物时混合比例为任意比例。
优选的，所述溴化铯与溶剂的质量比为0.009-2。
优选的，所述溴化铯与溶剂的质量比为0.1-1。
优选的，所述溴化铅和溴化铯的摩尔比为1∶4。
优选的，所述反应温度为20-30℃。
优选的，所述步骤(2)的处理时间为30min以上。
优选的，所述步骤(2)的处理时间为2h。
本发明通过一种简单的液相反应的方法，无需消耗大量溶剂同时溶解溴化铅与溴化铯原料，采取一种逐步反应逐步溶解的方法，自组装形成Cs4PbBr6包覆的CsPbBr3量子点。该发明在室温下进行，操作简单，成本低廉，合成速度快，反应溶剂可循环使用，消耗极少量溶剂的条件下可实现克量级循环制备，绿色环保，同时大大提高了CsPbBr3量子点在空气中的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1合成CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料过程的原理图；
图2为本发明实施例1合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的实物图；
图3为本发明实施例1合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的高分辨透射电镜图；
图4为本发明实施例1合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的光致发光光谱图。
具体实施方式
以下实施例中对所有原料的来源并没有特殊的限制，所用的原料均为市售，此外，也可通过本发明提供的制备方法制得。
实施列1
如图1反应过程所示，将4mmol的PbBr2和16mmol的CsBr(摩尔比为PbBr2：CsBr＝1:4)加入到5ml反应溶剂DMF中(其中溴化铯与溶剂的质量比为1)，超声2小时后离心收集最终沉淀产物，同时收集反应溶液DMF，反应温度为25℃。图2示出了收集到的最终沉淀产物CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料，为4.8284g。实现了极少反应溶剂即产出克量级的合成产物。
实施列2
将4mmol的PbBr2和16mmol的CsBr(摩尔比为PbBr2：CsBr＝1:4) 加入到上述收集的反应溶剂DMF中，搅拌2小时后离心得到最终沉淀产物，同时收集反应溶剂DMF，反应温度为30℃，反应过程如图1所示。
实施列3
本实施例与实施例1相同，不同之处在于反应溶剂为5mlDMSO(溴化铯与溶剂的质量比为0.1)，反应温度为20℃。
实施列4
本实施例与实施例1相同，不同之处在于反应溶剂为2.5ml DMF 与2.5ml DMSO(溴化铯与溶剂的质量比为0.009)，反应温度为50℃。
实施例5
将4mmol的PbBr2和4mmol的CsBr(摩尔比为PbBr2：CsBr＝1:1) 加入到5ml的反应溶剂DMF(溴化铯与溶剂的质量比为2)中，超声30min 后离心得到最终沉淀产物，同时收集反应溶剂DMF，反应温度为80℃，反应过程如图1所示。
实施例6
将4mmol的PbBr2和32mmol的CsBr(摩尔比为PbBr2：CsBr＝1:8) 加入到实施例5收集的反应溶剂DMF中，超声1h后离心得到最终沉淀产物，同时收集反应溶剂DMF，反应温度为100℃，反应过程如图1所示。
实施例7
将4mmol的PbBr2和24mmol的CsBr(摩尔比为PbBr2：CsBr＝1:6) 加入到2ml DMF与3ml DMSO(溴化铯与溶剂的质量比为0.09)，超声 1.5h后离心得到最终沉淀产物，同时收集反应溶剂，反应温度为100℃，反应过程如图1所示。
实施例8
将4mmol的PbBr2和12mmol的CsBr(摩尔比为PbBr2：CsBr＝1:3) 加入到4ml DMF与1ml DMSO(溴化铯与溶剂的质量比为1.5)，超声2h 后离心得到最终沉淀产物，同时收集反应溶剂，反应温度为0℃，反应过程如图1所示。
对本发明实施例1所合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料进行高分辨透射电镜测试和荧光光谱检测。图3示出了合成的 CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的高分辨透射电镜图，显示了 CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的复合包覆结构，可见Cs4PbBr6包覆的CsPbBr3量子点半高宽为21nm。图4示出了合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的光致发光光谱图，显示了本发明合成材料的发光波长(发光颜色)以及其较窄的半峰宽(即发光颜色纯)。
可见，本发明合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法，通过一步反应将CsPbBr3量子点嵌入到Cs4PbBr6基质中，获得的 Cs4PbBr6包覆的CsPbBr3量子点半高宽为21nm，荧光量子效率接近83％，并在空气中可以保持长期的稳定性。本发明在常温下进行，无需表面活性剂，设备简单，合成速度快，消耗极少量溶剂的条件下可实现克量级循环制备，反应溶剂可循环使用，绿色环保，适用于工业化生产，可用于背光显示，激光，光电探测器等领域。
本发明反应物里面的溴化铯是比较难溶解于DMSO、DMF溶剂中的，现有技术中合成CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的方法都是要消耗较多的溶剂使反应物都溶解掉，然后再通过过饱和反应生成产物，如果大量合成的话必定消耗大量的溶剂。而本发明研究发现通过本制备方法能够在不需要完全溶解反应物的条件下大量合成CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料，在本制备方法的反应过程中逐步消耗溶解在溶液中的溴化铯反应物，随着溶剂中溴化铯反应物的减少，未溶解的反应物又逐步的开始溶解到溶剂中，逐步的进行合成反应，因此溶剂消耗少，并且该方法可以使反应溶剂反复回收并循环使用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种室温下高产高质CsPbBr3/Cs4PbBr6纳米复合发光材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）将溴化铅和溴化铯加入到反应溶剂中；
（2）超声使其完全反应；
（3）收集沉淀即为最终产物；
（4）回收反应溶剂并循环使用；
其中，溴化铅和溴化铯的摩尔比为1∶（1-8），投入量超过在反应溶剂中的溶解饱和度；
所述反应温度为0-100℃；
所述反应溶剂为DMF、DMSO或二者的混合液；
所述溴化铅和溴化铯逐步溶解到反应溶剂中并逐步反应生成最终产物，其中，所述步骤（2）的处理时间为30 min以上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溴化铯与溶剂的质量比为0.009-2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溴化铯与溶剂的质量比为0.1-1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溴化铅和溴化铯的摩尔比为1∶4。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为20-30℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的处理时间为2h。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107792877A (zh) * 2017-10-27 2018-03-13 华南理工大学 一种离心搅拌合成CsPbBr3纳米晶体的方法

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