DE102015003852A1 - Core-shell Perovskit-Nanopartikel und Methoden zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Methode zur Erzeugung von „core-shell” Perovskit-Nanopartikeln (PNP) die sich dadurch auszeichnet, folgende Schritte zu beinhalten: – Synthese der PNP-Kerne, – Erzeugung einer Beschichtung auf der Oberfläche des PNP-Kerns aus anderem/anderen Material(ien) als der PNP-Kern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Perovskit-Nanopartikel, beschichtet mit einer oder mehreren Lagen organischer oder anorganischer Materialien und auf Methoden zur Herstellung solcher Partikel. Die Beschichtung dient der Effizienzsteigerung der Lichtausbeute und dem Schutz der Perovskit-Nanopartikel.
  • Stand der Technik
  • Quantenpunkte sind ein wichtiger Typ Nanomaterialien die zur Klasse der Halbleiter zählen. Ihre Anwendungen beinhalten die Lichtumwandlung (z. B. in Displays, TV-Geräten, Leuchten), Solarzellen (als Halbleiter-Schicht), Lumineszenz-Marker in Medizin, Molekular- und Zellbiologie, Laser, LEDs und anderes.
  • Für all diese Anwendungen ist die Wirkungsgrad (conversion efficiency, CE) der Quantenpunkte von höchster Wichtigkeit. Bei Anwendungen die sich mit Lichtumwandlung befassen, ist die Konversions-Effizienz auch als Quantenausbeute (quantum yield, QY) bekannt.
  • Die größte Herausforderung bei Quantenpunkten ist die begrenzte Anzahl an Materialien, die für deren Herstellung genutzt werden können. Die meisten heutzutage existierenden Quantenpunkte, welche auch eine akzeptable Quantenausbeute aufweisen, basieren auf Cadmium(-verbindungen). Durch den Cadmium-Anteil werden potentielle Anwendungsgebiete von Quantenpunkten aufgrund ihrer starken Toxizität stark eingeschränkt bzw. diese Materialien fallen unter Restriktionen durch nationale und internationale Gesetze und Regularien aller entwickelten Länder und Schwellenländer.
  • Deshalb wäre es von enormer Wichtigkeit, cadmium-freie Quantenpunkte mit trotzdem hoher Quantenausbeute zur Verfügung zu haben.
  • Diese Erfindung bezieht sich auf die Struktur solcher Quantenpunkte, die aus Nanokristallen im Perovskit-Typ und einer äußeren Umhüllung dieser Kristalle bestehen. Derartige Quantenpunkte haben nicht nur eine hervorragende Konversions-Effizienz, sondern sind zudem auch frei von Cadmium und/oder anderen Schwermetallen.
  • DESCRIPTION/Beschreibung
  • Wir patentieren hier Quantenpunkte vom Perovskit-Typ, bestehend aus einer „core-shell”-Struktur mit einem Kern der allgemeinen Zusammensetzung ABX3, wobei A ein Kation ist, B ein Metall oder Übergangsmetall und X ein Anion. Typische Vertreter dieser Perovskite sind z. B. CH3NH3PbBr3, CsPbCl3, CsPbBr3 usw.
  • Einige reine Perovskit-Nanopartikel wurden schon von Protesescu et al. [1] beschrieben. Diese Quantenpunkte besitzen allerdings nur eine begrenzte und instabile CE.
  • Perovskit-Quantenpunkte können auch eine komplexere Struktur aufweisen, z. B. können A und/oder B auch jeweils eine Mischung verschiedener Elemente sein, wie etwa A = K, Cs; B = Pb, Sn; X = Cl, Br, I usw.
  • In der hier dargelegten Erfindung wird eine starke Steigerung des Wirkungsgrades durch eine Umhüllung der Quantenpunkt-Kerne mit einer Lage einer anderen Substanz erreicht, z. B. mit anorganischen oder organischen Sulfiden oder Thiolen. Eine solche Beschichtung führt zu einer Vervielfachung der Quantenausbeute der Partikel.
  • Ein Nachteil von Perovskiten besteht in ihrer Empfindlichkeit gegenüber Wasser, das einen negativen Einfluss auf deren Quantenausbeute hat. Um dies zu überwinden, kann der unbeschichtete oder vorbeschichtete Perovskit-Quantenpunkt mit einer weiteren Schutzschicht aus anorganischen oder organischen Substanzen versehen werden.
  • Die erfundene, beschichteten Perovskit-Nanopartikel können effizient in einem breiten Anwendungsspektrum benutzt werden; u. a:
    • – Beleuchtung
    • – Displays
    • – Kunst und Design
    • – Fluoreszierende Tinten und Farben
    • – Sicherheitsmerkmale
    • – Lichtsensoren
    • – Sensor-Komponenten für pH-Wert, Feuchtigkeit, Chemikalien, Temperatur, Druck, Magnetismus, Elementarteilchen
    • – Fluoreszenz-Marker
    • – Medizinische Diagnostik
    • – Medizinische Therapie
    • – Laser
    • – Szintillatoren
    • – LEDs
    • – Solarzellen
  • Beispiel 1:
  • Perovskit-Nanokristalle der Formel CsPbCl3 mit einer Quantenausbeute von 30% und einem Emissionsmaximum bei 515 nm werden in Toluol in einer Konzentration von 50 mg/ml dispergiert. Dodecanthiol in einer Menge von 1 mg pro 1 mg Quantenpunkte wird zu dieser Lösung gegeben. Die Lösung wird für 20 min gerührt. Die gemessene Quantenausbeute nach Ausbildung der Dodecanthiol-Umhüllung steigt von 30 auf 95%.
  • Beispiel 2:
  • Perovskit-Nanokristalle in einer Menge von 1 g werden mit Octanthiol beschichtet. Nachfolgend wird eine Lage eines Monomers (Laurylmethacrylat oder Octadecene) an der Oberfläche des modifizierten Nanopartikels adsorbiert. Zu der resultierenden Suspension, die noch einen kleinen Überschuss des Monomers enthält, wird Maleinsäureanhydrid gegeben. Weitere Bestrahlung unter einer UV-Quelle führt zur Ausbildung einer schützenden Polymerhülle bestehend aus Poly(lauryl-co-maleinsäureanhydrid) oder Poly(octadecen-co-maleinsäureanhydrid). Maleinsäureanhydrid-Gruppen werden mittels NaOH bei pH 10–11 hydrolysiert und erzeugen dadurch eine hydrophile Partikeloberfläche. Die hieraus resultierenden Partikel sind wasserunempfindlich und stabil gegen Entfärbung.
  • Referenz:
    • – [1] L. Protesescu et al., Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, and I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut, Nano Letters DOI: 10.1021/nl5048779.

Claims (36)

  1. Methode zur Erzeugung von „core-shell” Perovskit-Nanopartikeln (PNP) die sich dadurch auszeichnet, folgende Schritte zu beinhalten: – Synthese der PNP-Kerne, – Erzeugung einer Beschichtung auf der Oberfläche des PNP-Kerns aus anderem/anderen Material(ien) als der PNP-Kern.
  2. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 1, mit einer ABX3-Zusammensetzung des „Kerns” (wobei A ein oder mehrere Kation(en) darstellt; B ein oder mehrere Kation(en) eines anderen Metalls oder Übergangsmetalls darstellt; und X ein oder mehrere Anion(en) darstellt) und dieser Kern mit einer oder mehreren organischen/anorganischen Hüllschicht(en) versehen ist.
  3. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 2, wobei A ein oder mehrere monovalente(s) Kation(en) darstellt, B ein oder mehrere Metalle oder Übergangsmetalle und X ein oder mehrere monovalente(s) Anion(en) darstellt.
  4. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 3 der Art CsPbCl3 oder CsPbClxBry, CsPbBr3, CsPbBrxIy, CsPbClxBryIz.
  5. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 4, wobei Pb durch Sn ersetzt ist.
  6. Methode zur Erzeugung von PNP aus Ansprüche 4 und 5, wobei Cs durch ein anderes Element der 1. Hauptgruppe ersetzt ist.
  7. Methode zur Erzeugung von PNP aus Ansprüche 4 und 5, wobei das/die Anion(en) mit einem (oder mehreren verschiedenen) organischen Amin(en) ersetzt ist.
  8. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 7, wobei das/die Amin(e) ein primäres, sekundäres, tertiäres bzw. quarternäres Amin(e) ist/sind.
  9. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 8, wobei das organische Amin eine oder mehrere Aminogruppen enthält.
  10. Methode zur Erzeugung von PNP aus Ansprüche 1–9, wobei die Beschichtung aus einem oder mehreren Metallsufid(en) besteht.
  11. Methode zur Erzeugung von PNP aus Ansprüche 1–9, wobei die Beschichtung aus einem (oder mehreren verschiedenen) Thiol(en) besteht.
  12. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 11, wobei ein (oder mehrere verschiedene) Thiol(e) eine oder mehrere Thiol-Gruppe(n) enthalten.
  13. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 11, wobei die Beschichtung aus einem Alkanthiol besteht.
  14. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 13, wobei das Alkanthiol Dodecanthiol ist.
  15. Methode zur Erzeugung von PNP aus Ansprüche 1–14, jedoch mit mehreren Beschichtungslagen bestehend aus einem oder mehreren verschiedenen Materialien.
  16. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 15, wobei eine der Beschichtungslagen aus einem schützenden Material besteht.
  17. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 16, wobei das schützende Material eine organische Substanz ist.
  18. Methode zur Erzeugung von PNP aus Anspruch 17, wobei das schützende Material ein Polymer ist.
  19. PNP die sich dadurch auszeichnen, dass sie PNP-Kerne und darauf eine Beschichtung aus einem oder mehreren anderen Material(ien) besitzen.
  20. PNP aus Anspruch 19, mit einer Kern-Zusammensetzung der Form ABX3 (wobei A ein oder mehrere Kation(en) darstellt; B ein oder mehrere Kation(en) eines anderen Metalls oder Übergangsmetalls darstellt; und X ein oder mehrere Anion(en) darstellt) und dieser Kern mit einer oder mehreren organischen/anorganischen Hüllschicht(en) versehen ist.
  21. PNP aus Anspruch 20, wobei A ein oder mehrere monovalente(s) Kation(en) darstellt, B ein oder mehrere Metalle oder Übergangsmetalle, und X ein oder mehrere monovalente(s) Anion(en) darstellt.
  22. PNP aus Anspruch 21 der Art CsPbCl3 oder CsPbClxBry, CsPbBr3, CsPbBrxIy, CsPbClxBryIz.
  23. PNP aus Anspruch 22, wobei Pb durch Sn ersetzt ist.
  24. PNP aus Ansprüche 22 and 23, wobei Cs durch ein anderes Element der 1. Hauptgruppe ersetzt ist.
  25. PNP aus Ansprüche 22 and 23, wobei das/die Anion(en) mit einem (oder mehreren verschiedenen) organischen Amin(en) ersetzt ist.
  26. PNP aus Anspruch 25, wobei das/die Amin(e) ein primäres, sekundäres, tertiäres bzw. quarternäres Amin(e) ist/sind.
  27. PNP aus Anspruch 26, wobei das organische Amin eine oder mehrere Aminogruppen enthält.
  28. PNP aus Ansprüche 19–27, wobei die Beschichtung aus einem oder mehreren Metallsufid(en) besteht.
  29. PNP aus Ansprüche 19–27, wobei die Beschichtung aus einem (oder mehreren verschiedenen) Thiol(en) besteht.
  30. PNP aus Anspruch 29, wobei ein (oder mehrere verschiedene) Thiol(e) eine oder mehrere Thiol-Gruppe(n) enthalten.
  31. PNP aus Anspruch 29, wobei die Beschichtung aus einem Alkanthiol besteht.
  32. PNP aus Anspruch 31, wobei das Alkanthiol Dodecanthiol ist.
  33. PNP aus Ansprüche 19–32, jedoch mit mehreren Beschichtungslagen bestehend aus einem oder mehreren verschiedenen Materialien.
  34. PNP aus Anspruch 33, wobei eine der Beschichtungslagen aus einem schützenden Material besteht.
  35. PNP aus Anspruch 34, wobei das schützende Material eine organische Substanz ist.
  36. PNP aus Anspruch 35, wobei das schützende Material ein Polymer ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106010518A (zh) * 2016-06-01 2016-10-12 中国科学院新疆理化技术研究所 一种铜掺杂全无机卤素钙钛矿荧光材料及制备方法和用途
CN106701071A (zh) * 2016-11-17 2017-05-24 厦门大学 一种提高钙钛矿量子点稳定性的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070122101A1 (en) * 2002-09-05 2007-05-31 Nanosys, Inc. Nanocomposites
US20100134286A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 General Electric Company Radio frequency based sensors employing analyte recognition element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070122101A1 (en) * 2002-09-05 2007-05-31 Nanosys, Inc. Nanocomposites
US20100134286A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 General Electric Company Radio frequency based sensors employing analyte recognition element

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. Protesescu et al., Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, and I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut, Nano Letters DOI: 10.1021/nl5048779
O. Kaman et al.: "Silica encapsulated manganese perovskite nanoparticles for magnetically induced hyperthermia without the risk of overheating", Nanotechnology 20, 275610 (2009) *
O. Mazar, M. Schroeder, Y. Tsur: "Synthesis of inside-out core-shell perovskite-type oxide nanopowder", Chemical Engineering Journal 166, pp. 1139-1143 (2011) *
S. González-Carrero, R.E. Galian, J. Pérez-Prieto: "Organometal Halide Perovskites: Bulk Low-Dimension Materials and Nanoparticles", Part. Part. Syst. Charact. 32, pp. 709-720 (online: 5 FEB 2015) *
Ŝ. Trachtová et al.: "Silica-coated La0.75Sr0.25MnO3 nanoparticles for magnetically driven DNA isolation", J. Sep. Sci. 34, pp. 3077-3082 (2011)
S. Trachtová et al.: "Silica-coated LaSrMnOnanoparticles for magnetically driven DNA isolation", J. Sep. Sci. 34, pp. 3077-3082 (2011) *
Z. Tian et al.: "Core-Shell Structure in Nanocrystalline Modified BaTiO3 Dielectric Ceramics Prepared by Different Sintering Methods", J. Am. Ceram. Soc. 94, pp. 973-977 (2011)
Z. Tian et al.: "Core-Shell Structure in Nanocrystalline Modified BaTiODielectric Ceramics Prepared by Different Sintering Methods", J. Am. Ceram. Soc. 94, pp. 973-977 (2011) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106010518A (zh) * 2016-06-01 2016-10-12 中国科学院新疆理化技术研究所 一种铜掺杂全无机卤素钙钛矿荧光材料及制备方法和用途
CN106010518B (zh) * 2016-06-01 2018-10-12 中国科学院新疆理化技术研究所 一种铜掺杂全无机卤素钙钛矿荧光材料及制备方法和用途
CN106701071A (zh) * 2016-11-17 2017-05-24 厦门大学 一种提高钙钛矿量子点稳定性的方法
CN106701071B (zh) * 2016-11-17 2019-06-21 厦门大学 一种提高钙钛矿量子点稳定性的方法

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