CN116376547A - 一种固态钙钛矿量子点复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固态钙钛矿量子点复合材料及其制备方法和应用,所述制备方法包括以下步骤:(1)将铅源、铯源和配体在溶剂中混合,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;(2)将所述钙钛矿量子点前驱体溶液和含有卤素原子的硅烷偶联剂混合,进行反应,降温,水解得到所述固态钙钛矿量子点复合材料。本发明在固态钙钛矿量子点复合材料的合成过程中添加含有卤素原子的硅烷偶联剂作为卤素源,不仅可以提供充足的卤素源,形成稳定的多齿配体对钙钛矿量子点的卤空位点进行钝化,而且可以在固态钙钛矿量子点周围形成富卤素环境,使固态钙钛矿量子点的水稳定性得到提升的同时,可以进一步提高热稳定性。
Description
技术领域
本发明属于量子点材料领域,具体涉及一种固态钙钛矿量子点复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,钙钛矿量子点因其具有优异的光学性能而引起人们关注及研究,相对于传统无机半导体胶体量子点,钙钛矿量子点具有的荧光发射范围覆盖更广、合成简单、价格低廉等优点,在照明、显示、激光及太阳能电池等领域具有极大的应用前景。
由于钙钛矿量子点自身带有的离子化合物属性,除了极性环境影响之外,其本身受晶格扭曲的变化、表面配体的脱落对其发光性质影响也比较大。钙钛矿量子点表面配体可以防止在高温环境下量子点聚集,调节成核生长,控制量子点的大小和形状。而钙钛矿量子点表面的质子化油胺配体存在脱落与吸附的动态结合过程,在其脱落的同时,极易导致其表面卤素的脱落而在钙钛矿量子点表面形成卤素空位,进而导致量子产率的急速下降和稳定性变差。另外,在纯化过程中极性反溶剂的使用也会可能使得钙钛矿量子点表面的Br离子剥离导致卤素空位的产生。
为此,有研究表明,在量子点溶液中直接加人适量的金属卤素化合物盐可以使钙钛矿量子点的稳定性明显提高,并保持较高的PLQY。Woo等人(DOI:10.1021/acs.chemmater.7b02669)除了在合成过程中使用PbBr2作为前驱体的同时,还额外加入了ZnBr2来提供富卤素环境,从而有效的增强钙钛矿量子点的稳定性;随后,Narayan Pradhan等人(DOI:10.1021/acs.jpclett.8b03047)通过使用9种卤化盐以后处理的形式钝化钙钛矿量子点表面缺陷,极大的提高了钙钛矿量子点的稳定性和PLQY。然而,在钙钛矿量子点实际应用过程中,溶液法的富卤素环境并不能保持其在固态应用中。
现有的改善固态钙钛矿量子点环境稳定性的方式是在钙钛矿量子点表面包覆一层SiO2层或一些疏水性聚合物。Guo等人(DOI:10.1016/j.matlet.2020.128041)提出通过在钙钛矿量子点的表面包覆一层TiO2壳层;Tang等人(DOI:10.1002/smll.201900484)提出钙钛矿量子点表面通过TEOS水解包覆得到一层SiO2层;Wang等人(DOI:10.1007/s12274-023-5489-1)通过TMOS、APTES及Ps等多重包覆得到了一个较好的水稳定性效果。然而,现有的包覆技术仅能单方面提高固态钙钛矿量子点的水稳定性,对于热稳定性的提升却无作用。有研究表明,在实际应用过程中,钙钛矿量子点在老化过程中出现的热稳定性较差的原因就是由于固态钙钛矿量子点中热激活的卤素空位的存在,无法保证富卤素环境。
因此,如何使得固态钙钛矿量子点在实际应用中保持富卤素环境,以改善固态钙钛矿量子点的热稳定性,是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种固态钙钛矿量子点复合材料及其制备方法和应用。本发明在固态钙钛矿量子点复合材料的合成过程中添加含有卤素原子的硅烷偶联剂作为卤素源,不仅可以提供充足的卤素源,形成稳定的多齿配体对钙钛矿量子点的卤空位点进行钝化,而且可以在固态钙钛矿量子点周围形成富卤素环境,使固态钙钛矿量子点的水稳定性得到提升的同时,可以进一步提高热稳定性。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种固态钙钛矿量子点复合材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将铅源、铯源和配体在溶剂中混合,反应得到钙钛矿量子点前驱体反应溶液;
(2)将所述钙钛矿量子点前驱体溶液和含有卤素原子的硅烷偶联剂混合,进行反应,降温,水解得到所述固态钙钛矿量子点复合材料。
本发明在在固态钙钛矿量子点复合材料的合成过程中添加含有卤素原子的硅烷偶联剂作为卤素源,反应过程中硅烷偶联剂中的-C-X键(X为卤素原子)断裂,可以为固态钙钛矿量子点提供卤素来源,参与钙钛矿量子点的合成;量子点成核结晶后,硅烷偶联剂可以以-C-X-Pb配位键的形式当成钝化剂钝化固态钙钛矿量子点表面的卤空位缺陷,并且单分散的硅烷偶联剂发生水解和交联,这使得多个含有卤素原子的硅烷偶联剂对钙钛矿量子点表面的钝化形成多齿配体钝化成为可能;此外,富足的硅烷偶联剂可以在固态钙钛矿量子点周围形成富卤素环境,从而得到水稳定性和热稳定性显著提升的固态钙钛矿量子点复合材料。
和/或,步骤(1)所述铅源包括氧化铅、醋酸铅或碳酸铅中的任意一种。
和/或,步骤(1)所述铯源包括碳酸铯或醋酸铯中的任意一种。
和/或,步骤(1)所述铅源和所述铯源的摩尔比为1:(0.25-2),例如可以是1:0.25、1:0.5、1:0.75、1:1、1:1.25、1:1.5、1:1.75或1:2等。
和/或,步骤(1)所述配体包括有机酸和有机胺;
和/或,所述有机酸包括十二烷基苯磺酸、油酸或辛酸中的任意一种或至少两种的组合;
和/或,所述有机胺包括油胺和/正辛胺;
和/或,步骤(1)所述配体包括油酸和油胺,所述油酸和油胺的摩尔比为(0.25-4):1,例如可以是0.25:1、0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1等,优选为(1-1.5):1。
本发明中,若油酸和油胺的摩尔比过大,即油酸的含量过多,则会使得含有卤素原子的硅烷偶联剂的水解缩合交联的催化环境为酸性环境,可以辅助量子点前驱体材料的溶解,还可以缓解量子点的絮凝,得到凝胶状的钙钛矿量子点复合材料;若油酸和油胺的摩尔比过小,即油酸的含量过少,则会使得含有卤素原子的硅烷偶联剂的水解缩合交联的催化环境为碱性环境,会导致最终成核的量子点尺寸过小,发射蓝移,得到粉末状的钙钛矿量子点复合材料。
和/或,步骤(1)所述溶剂包括1-十八烯、液体石蜡或三辛基氧磷中的任意一种或至少两种的组合。
和/或,步骤(1)所述反应的过程中伴有搅拌。
和/或,步骤(1)所述反应的环境为真空环境。
和/或,步骤(1)所述反应的温度为80-110℃,例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、110℃或120℃等。
和/或,步骤(1)所述反应的时间为20-40min,例如可以是20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min或40min等。
和/或,步骤(2)所述含有卤素原子的硅烷偶联剂包括3-X丙基三甲氧基硅烷和/或3-X'丙基三乙氧基硅烷,其中X和X'独立地包括溴原子、碘原子或氯原子中的任意一种或至少两种的组合。
和/或,步骤(2)所述含有卤素的硅烷偶联剂和步骤(1)所述铅源的摩尔比为(3-20):1,例如可以是3:1、6:1、9:1、12:1、15:1、18:1或20:1等,优选为(4-16):1。
本发明中,若含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比过小,即含有卤素原子的硅烷偶联剂的用量过少,则制备的钙钛矿量子点复合材料PLQY不高,且热稳定性不好;若含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比过大,即含有卤素原子的硅烷偶联剂的用量过多,则制备的量子点复合材料起始PLQY不高,这是由于硅烷偶联剂太多时,会在量子点的周围形成一层厚厚的SiO2壳层,影响量子点的吸收,进而减弱量子点的发射。。
和/或,步骤(2)所述混合的方式包括:
将含有卤素原子的硅烷偶联剂和有机溶剂混合,得到稀释液,将所述稀释液和所述钙钛矿量子点前驱体溶液混合。
本发明将含有卤素原子的硅烷偶联剂预先稀释的目的是降低含有卤素原子的硅烷偶联剂的浓度,进而降低反应速率,使合成的钙钛矿量子点成核更均匀。
和/或,所述有机溶剂包括1-十八烯、液体石蜡或三辛基氧磷中的任意一种或至少两种的组合。
和/或,步骤(2)所述混合在保护气氛中进行。
本发明对保护气氛中的气体的选择不作限定,示例性的,例如可以是氮气。
和/或,步骤(2)所述反应的温度为160-230℃,例如可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃或230℃等。
本发明中,若反应的温度过低,则得到的钙钛矿量子点PLQY较低;若反应的温度过高,则存在安全风险。
和/或,步骤(2)所述反应的时间为2-4min,例如可以是2min、2.2min、2.4min、2.6min、2.8min、3min、3.2min、3.4min、3.6min、3.8min或4min等。
和/或,步骤(2)所述降温至室温。
需要说明的是,所述室温为25±5℃,例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃或30℃等。
本发明中,降温至室温后,含有卤素原子的硅烷偶联剂会发生水解缩合和交联,不仅会使得多个硅烷偶联剂对钙钛矿量子点表面的钝化形成多齿配体钝化成为可能,而且水解交联完成后,在钙钛矿量子点的表面会形成稳定的二氧化硅包覆层,即得到固态钙钛矿量子点复合材料。
和/或,步骤(2)所述水解在自然环境中进行。
本发明中,水解在自然环境中进行,也就是使得反应容器敞口即可。
和/或,步骤(2)所述水解的过程伴有搅拌。
和/或,步骤(2)所述水解的时间为2-10h,例如可以是2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等。
本发明中,若水解的时间过短,则卤素原子的硅烷偶联剂水解交联不完整,钙钛矿量子点复合材料的水稳定性不好;若水解的时间过长,能形成致密的钙钛矿量子点复合材料,但是时间过长,会使得整个合成过程比较漫长,增加时间成本。
作为优选的技术方案,所述制备方法包括以下步骤:
(Ⅰ)在80-110℃的真空环境中,将铅源、铯源和配体在溶剂中混合并搅拌20-40min,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;
其中,铅源和所述铯源的摩尔比为1:(0.25-2),所述配体包括油酸和油胺,所述油酸和油胺的摩尔比为(0.25-4):1;
(Ⅱ)将含有卤素原子的硅烷偶联剂和有机溶剂混合,得到稀释液;
其中,有机溶剂包括1-十八烯、液体石蜡或三辛基氧磷中的任意一种或至少两种的组合;
(Ⅲ)在160-230℃的保护气氛下,将所述稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应2-4min,降温至室温后,敞口搅拌2-10h进行水解,离心后得到所述固态钙钛矿量子点复合材料;
其中,所述含有卤素原子的硅烷偶联剂和所述铅源的摩尔比为(3-20):1。
第二方面,本发明提供一种固态钙钛矿量子点复合材料,所述固态钙钛矿量子点复合材料采用第一方面所述的制备方法制备得到;
所述固态钙钛矿量子点复合材料包括钙钛矿量子点,以及包覆在所述钙钛矿量子点表面的SiO2。
本发明中,包覆在所述钙钛矿量子点表面的SiO2可以是SiO2凝胶,也可以是SiO2小球基质。
第三方面,本发明提供一种如第二方面所述的固态钙钛矿量子点复合材料的应用,所述固态钙钛矿量子点复合材料应用于照明、显示、激光和太阳能电池领域。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值,还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明在固态钙钛矿量子点复合材料的合成过程中添加含有卤素原子的硅烷偶联剂作为卤素源,不仅可以提供充足的卤素源,形成稳定的多齿配体对钙钛矿量子点的卤空位点进行钝化,而且可以在固态钙钛矿量子点周围形成富卤素环境,使固态钙钛矿量子点的水稳定性得到提升的同时,可以进一步提高热稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中含有卤素原子的硅烷偶联剂进行反应的机理图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
需要说明的是,以下实施例中,室温指的是25℃。
实施例1
本实施例提供了一种固态钙钛矿量子点复合材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)在100℃的真空环境中,将0.0446g铅源、0.0324g铯源和配体在10mL的溶剂中混合并搅拌30min,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;
其中,铅源为氧化铅,铯源为碳酸铯,氧化铅和碳酸铯的摩尔比为1:0.5,所述配体包括摩尔比为1.2:1的油酸和油胺,,所述溶剂为1-十八烯;
(2)将400μL的含有卤素原子的硅烷偶联剂和500μL的有机溶剂混合,得到稀释液;
其中,含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-溴丙基三乙氧基硅烷,有机溶剂为1-十八烯;
(3)在200℃的氮气气氛下,采用枕头注射器将所述稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应3min,降温至室温后,敞口搅拌8h进行水解,搅拌结束后自然静置24h,得到凝胶态的钙钛矿量子点复合材料,即固态钙钛矿量子点复合材料,所述固态钙钛矿量子点复合材料包括钙钛矿量子点,以及包覆在所述钙钛矿量子点表面的SiO2凝胶;
其中,含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比为8:1。
图1示出了本实施例中含有卤素原子的硅烷偶联剂进行反应的机理图,由图可知,含有卤素原子的硅烷偶联剂会以-C-X-Pb配位键(X代表卤素原子)的形式作为钝化剂钝化钙钛矿量子点表面的卤空位缺陷,而后进行进一步地水解交联,这使得多个含有卤素原子的硅烷偶联剂对钙钛矿量子点表面的钝化形成多齿配体钝化成为可能;此外,富足的硅烷偶联剂可以在固态钙钛矿量子点周围形成富卤素环境,从而可以得到水稳定性和热稳定性显著提升的固态钙钛矿量子点复合材料。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(2)中含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-溴丙基三甲氧基硅烷。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(2)中含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-氯丙基三乙氧基硅烷。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(2)中含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-氯丙基三甲氧基硅烷。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(2)中含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-碘丙基三乙氧基硅烷。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(2)中含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-碘丙基三甲氧基硅烷。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例7
本实施例提供了一种固态钙钛矿量子点复合材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)在80℃的真空环境中,将0.0267g铅源、0.0326g铯源和配体在10mL的溶剂中混合并搅拌40min,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;
其中,铅源为碳酸铅,铯源为碳酸铯,碳酸铅和碳酸铯的摩尔比为1:1,所述配体包括摩尔比为0.6:1的油酸和油胺,所述溶剂为液体石蜡;
(2)将150μL的含有卤素原子的硅烷偶联剂和500μL的有机溶剂混合,得到稀释液;
其中,含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-溴丙基三乙氧基硅烷,有机溶剂为液体石蜡;
(3)在160℃的氮气气氛下,采用枕头注射器将所述稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应4min,降温至室温后,敞口搅拌2h进行水解,搅拌结束后离心,将离心得到的沉淀物用正己烷清洗3次后,于65℃下真空干燥8h,得到粉末状的钙钛矿量子点复合材料,即固态钙钛矿量子点复合材料,所述固态钙钛矿量子点复合材料包括钙钛矿量子点,以及包覆在所述钙钛矿量子点表面的SiO2小球基质;
其中,含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比为3:1。
实施例8
本实施例提供了一种固态钙钛矿量子点复合材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)在110℃的真空环境中,将0.0325g铅源、0.0384g铯源和配体在10mL的溶剂中混合并搅拌20min,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;
其中,铅源为醋酸铅,铯源为醋酸铯,醋酸铅和醋酸铯的摩尔比为1:2,所述配体包括摩尔比为4:1的油酸和油胺,所述溶剂为三辛基氧磷;
(2)将1000μL的含有卤素原子的硅烷偶联剂和1mL的有机溶剂混合,得到稀释液;
其中,含有卤素原子的硅烷偶联剂为3-溴丙基三乙氧基硅烷,有机溶剂为三辛基氧磷;
(3)在230℃的氮气气氛下,采用枕头注射器将所述稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应2min,降温至室温后,敞口搅拌10h进行水解,搅拌结束后自然静置24h,得到凝胶态的钙钛矿量子点复合材料,即固态钙钛矿量子点复合材料,所述固态钙钛矿量子点复合材料包括钙钛矿量子点,以及包覆在所述钙钛矿量子点表面的SiO2凝胶;
其中,含有卤素原子的硅烷偶联剂和混合溶液的体积比为20:1。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处为,含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比为25:1。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处为,含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比为2:1。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例11
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(3)所述稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应的温度为120℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例12
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(3)稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应的温度为250℃。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例13
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(3)所述水解的时间为2h。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
实施例14
本实施例与实施例1的不同之处为,步骤(3)所述水解的时间为12h。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处为,步骤(2)中含有卤素原子的硅烷偶联剂替换为三甲基溴硅烷。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处为,省略步骤(3)中的水解步骤。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处为,在密闭环境下进行水解,即在反应结束并降温至室温后,在密闭环境中进行水解。
其余制备方法和参数与实施例1保持一致。
性能测试
对实施例1-14和对比例1-3制备的固态钙钛矿量子点复合材料进行水稳定性和热稳定性测试。
将上述钙钛矿量子点复合材料与聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料混合,85℃烘箱烘干30min即可制备成PDMS膜,钙钛矿量子点复合材料和PDMS材料的质量比为1:32;
水稳定性测试条件为:将PDMS膜置于水溶液中室温避光条件下保存;
热稳定性测试条件为:将PDMS膜置于85℃恒温烘箱中。
热稳定性测试结果如表1所示,水稳定性测试结果如表2所示。
表1
表2
分析:
由上表可知,本发明在固态钙钛矿量子点复合材料的合成过程中添加含有卤素原子的硅烷偶联剂作为卤素源,不仅可以提供充足的卤素源,形成稳定的多齿配体对钙钛矿量子点的卤空位点进行钝化,而且可以在固态钙钛矿量子点周围形成富卤素环境,使固态钙钛矿量子点的水稳定性得到提升的同时,可以进一步提高热稳定性。
由实施例1与实施例9-10的数据结果对比可知,含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比过小,会导致钙钛矿量子点复合材料中不具备富卤素环境甚至缺乏卤素,进而导致热稳定性并不好;含有卤素原子的硅烷偶联剂和铅源的摩尔比过大,会使得钙钛矿量子点的周围形成一层厚厚的SiO2壳层,影响钙钛矿量子点复合材料的吸收,进而导致钙钛矿量子点复合材料的PLQY较低。
由实施例1与实施例11-12的数据结果对比可知,温度过低时稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应,会因为量子点的成核温度较低,量子点还未完成成核结晶,进而导致PLQY降低;温度过高时稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应,除了在高温环境下量子点发生猝灭,室温后PLQY并无太大异常,且稳定性差异不大,但存在一定的安全风险。
由实施例1与实施例13-14的数据结果对比可知,水解的时间过短,会导致量子点外层包覆效果并不好,进而导致水稳定性和热稳定性效果都不好,尤其是水稳定性效果极差;而水解的时间过长,除了合成过程比较漫长以外,对量子点的水热稳定性性能并无太大差异。
由实施例1与对比例1的数据结果对比可知,若采用现有技术中的三甲基溴硅烷,则由于三甲基溴硅烷仅仅只是作为溴源合成量子点的前驱体,外层并不能形成复合壳层结构,进而导致其稳定性方面效果极差。
由实施例1与对比例2的数据结果对比可知,若不进行水解步骤,则量子点的周围并无水解产生的壳层结构,稳定性效果不佳。
由实施例1与对比例3的数据结果对比可知,若在密闭环境中进行水解,则水解过程相当缓慢,导致在量子点周围形成的壳层结构并不致密,最终稳定性也不好。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种固态钙钛矿量子点复合材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将铅源、铯源和配体在溶剂中混合,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;
(2)将所述钙钛矿量子点前驱体溶液和含有卤素原子的硅烷偶联剂混合,进行反应,降温,水解得到所述固态钙钛矿量子点复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述铅源包括氧化铅、醋酸铅或碳酸铅中的任意一种;
和/或,步骤(1)所述铯源包括碳酸铯或醋酸铯中的任意一种;
和/或,步骤(1)所述铅源和所述铯源的摩尔比为1:(0.25-2);
和/或,步骤(1)所述配体包括有机酸和有机胺;
和/或,所述有机酸包括十二烷基苯磺酸、油酸或正辛酸中的任意一种或至少两种的组合;
和/或,所述有机胺包括油胺和/或辛胺;
和/或,步骤(1)所述配体包括油酸和油胺,所述油酸和油胺的摩尔比为(0.25-4):1,优选为(1-1.5):1;
和/或,步骤(1)所述溶剂包括1-十八烯、液体石蜡或三辛基氧磷中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述反应的过程中伴有搅拌;
和/或,步骤(1)所述反应的环境为真空环境;
和/或,步骤(1)所述反应的温度为80-110℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述含有卤素原子的硅烷偶联剂包括3-X丙基三甲氧基硅烷和/或3-X'丙基三乙氧基硅烷,其中X和X'独立地包括溴元素、碘元素或氯元素中的任意一种或至少两种的组合;
和/或,步骤(2)所述含有卤素原子的硅烷偶联剂和步骤(1)所述铅源的摩尔比为(3-20):1,优选为(4-16):1。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述混合在保护气氛中进行;
和/或,步骤(2)所述反应的温度为160-230℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述降温至室温。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述水解在自然环境中进行;
和/或,步骤(2)所述水解的时间为2-10h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(Ⅰ)在80-110℃的真空环境中,将铅源、铯源和配体在溶剂中混合并搅拌20-40min,反应得到钙钛矿量子点前驱体溶液;
其中,铅源和所述铯源的摩尔比为1:(0.25-2),所述配体包括油酸和油胺,所述油酸和油胺的摩尔比为(0.25-4):1;
(Ⅱ)将含有卤素原子的硅烷偶联剂和有机溶剂混合,得到稀释液;
其中,有机溶剂包括1-十八烯、液体石蜡或三辛基氧磷中的任意一种或至少两种的组合;
(Ⅲ)在160-230℃的保护气氛下,将所述稀释液注入钙钛矿量子点前驱体溶液中并反应2-4min,降温至室温后,敞口搅拌2-10h进行水解,离心后得到所述固态钙钛矿量子点复合材料;
其中,所述含有卤素原子的硅烷偶联剂和所述铅源的摩尔比为(3-20):1。
9.一种固态钙钛矿量子点复合材料,其特征在于,所述固态钙钛矿量子点复合材料采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到;
所述固态钙钛矿量子点复合材料包括钙钛矿量子点,以及包覆在所述钙钛矿量子点表面的SiO2。
10.一种如权利要求9所述的固态钙钛矿量子点复合材料的应用,其特征在于,所述固态钙钛矿量子点复合材料应用于照明、显示、激光和太阳能电池领域。
Priority Applications (1)
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CN202310367610.4A CN116376547A (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种固态钙钛矿量子点复合材料及其制备方法和应用 |
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