RU2857280C1 - Способ получения сцинтилляционного материала на основе перовскитных квантовых точек CsPbBr3 - Google Patents

Способ получения сцинтилляционного материала на основе перовскитных квантовых точек CsPbBr3

Info

Publication number
RU2857280C1
RU2857280C1 RU2025114679A RU2025114679A RU2857280C1 RU 2857280 C1 RU2857280 C1 RU 2857280C1 RU 2025114679 A RU2025114679 A RU 2025114679A RU 2025114679 A RU2025114679 A RU 2025114679A RU 2857280 C1 RU2857280 C1 RU 2857280C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
toluene
pmma
cspbbr
solution
composite
Prior art date
Application number
RU2025114679A
Other languages
English (en)
Inventor
Илья Олегович Симоненко
Рашид Гиясович Назмитдинов
Елена Дмитриевна Грибова
Ксения Станиславовна Касимцева
Владислав Александрович Кинев
Ирина Владимировна Мухина
Сагила Аладдиновна Новикова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Университет "Дубна" (Государственный университет"Дубна")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Университет "Дубна" (Государственный университет"Дубна") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Университет "Дубна" (Государственный университет"Дубна")
Application granted granted Critical
Publication of RU2857280C1 publication Critical patent/RU2857280C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к композитным сцинтилляционным материалам на основе перовскитных квантовых точек. Предложен способ получения сцинтилляционного материала на основе перовскитных квантовых точек (ПКТ) CsPbBr3 в полимерной матрице полиметилметакрилата (ПММА), включающий стадию синтеза ПКТ CsPbBr3 и стадию формирования композита, где на стадии синтеза перовскитных квантовых точек (ПКТ) CsPbBr3 в качестве прекурсоров используют CsBr и PbBr2, растворяя их в диметилформамиде (ДМФА) в присутствии олеиновой кислоты (ОК) и октадециламина (ОДА) при мольном соотношении ДМФА:ОК:ОДА равном 20:2:1, концентрация ионов цезия и свинца в растворе составляет 35 мМ каждого, растворение проводят при перемешивании и нагревании до 120-130 °C в течение 10-15 минут, затем полученный горячий раствор быстро вводят при комнатной температуре и интенсивном перемешивании в антирастворитель (ацетонитрил), взятый в десятикратном избытке по объему, перемешивают 1 минуту, образовавшиеся наночастицы выделяют центрифугированием при 6000 об/мин в течение 5 минут, отделяют супернатант, осадок промывают антирастворителем для удаления избытка лигандов и либо высушивают на воздухе, либо редиспергируют в 1 мл антирастворителя с использованием ультразвуковой ванны в течение 2-3 секунд и повторно выделяют центрифугированием при 6000 об/мин; на стадии формирования композита измельченный полимер ПММА растворяют в 2 мл толуола в соотношении ПММА:толуол = 1:2 по массе при температуре 50 °C при интенсивном перемешивании в течение 3-4 часов до получения вязкого гомогенного раствора, синтезированные ПКТ CsPbBr3 в количестве 5 мг растворяют в 1 мл толуола при температуре 50 °C, затем к 2 мл полученного раствора ПММА/толуол добавляют 1 мл раствора ПКТ/толуол, полученную смесь ПКТ/ПММА/толуол интенсивно перемешивают в течение 1 часа при температуре 50 °C до получения однородного раствора, дегазируют путем помещения в ультразвуковую ванну на 2 часа, разливают в силиконовые формы и оставляют сохнуть под вытяжкой при температуре 50 °C в течение 1-2 часов с периодическим перемешиванием до полного испарения толуола и получения твердого композита. Технический результат – получение сцинтилляционного материала ПКТ CsPbBr3/ПММА с контролируемым размером ПКТ, а также улучшенной стабильностью по отношению к деградации под действием влаги и кислорода. 3 ил., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области радиационных технологий и материаловедения, в частности к разработке и способам получения композиционных сцинтилляционных материалов на основе галогенидных перовскитных квантовых точек (ПКТ) CsPbBr3, диспергированных в полимерной матрице полиметилметакрилата (ПММА), для применения в детекторах ионизирующего излучения.
Сцинтилляционные материалы играют ключевую роль в детекторах ионизирующего излучения, находя применение в медицине (компьютерная томография, ПЭТ), системах безопасности (досмотр багажа), промышленном неразрушающем контроле и фундаментальных научных исследованиях. Традиционные неорганические сцинтилляторы (например, NaI(Tl), CsI(Tl), BGO, LYSO) обладают высокой эффективностью, но часто дороги, гигроскопичны, хрупки и сложны в изготовлении больших размеров. Органические и пластиковые сцинтилляторы дешевле и технологичнее, но имеют низкую плотность и атомный номер, что снижает их эффективность регистрации рентгеновского и гамма-излучения, а также худшее энергетическое разрешение.
В последние годы значительный интерес вызывают галогенидные перовскиты, в частности соединения цезия-свинца-бромида (CsPbBr3), в виде наноразмерных кристаллов или квантовых точек (ПКТ). Благодаря присутствию тяжелых атомов (Cs, Pb, Br) они эффективно поглощают высокоэнергетическое излучение. Кроме того, они демонстрируют превосходные люминесцентные свойства: высокий квантовый выход фотолюминесценции (КВФЛ > 90%), узкую ширину пика излучения (< 25 нм), быструю сцинтилляционную кинетику (время затухания порядка наносекунд) и возможность настройки длины волны эмиссии путем изменения состава или размера. Эти характеристики делают ПКТ CsPbBr3 крайне перспективными для создания сцинтилляторов нового поколения.
Однако, несмотря на привлекательные свойства, широкое применение чистых ПКТ CsPbBr3 в качестве сцинтилляторов ограничено их существенной нестабильностью. Они чувствительны к факторам окружающей среды, таким как влага, кислород, повышенная температура и даже видимый свет, что приводит к быстрой деградации их структуры и потере люминесцентных свойств. Эта нестабильность является главным препятствием для их коммерциализации.
Для решения проблемы нестабильности предложен подход инкапсуляции ПКТ в защитную полимерную матрицу. Создание композитов ПКТ/полимер позволяет объединить уникальные оптические и сцинтилляционные свойства ПКТ с технологичностью, механической прочностью, гибкостью и защитными свойствами полимеров. Полимерная матрица может служить барьером, изолирующим ПКТ от агрессивных факторов среды, а также обеспечивать механическую целостность и возможность формования материала в виде пленок, волокон или объемных изделий.
Среди различных полимеров полиметилметакрилат (ПММА) является наиболее популярным выбором в качестве матрицы для оптических композитов благодаря его высокой прозрачности в видимом диапазоне, хорошим механическим свойствам, химической инертности, доступности и совместимости с различными методами переработки (литье, поливка, экструзия).
Существуют различные подходы к созданию композитов ПКТ/полимер, описанные в патентной литературе.
Из исследованного уровня техники выявлено изобретение по патенту РФ №2803307 «Полимерный композитный материал с перовскитными квантовыми точками, способ его получения и способ использования в 3D-печати». Сущностью изобретения является способ создания полимерного композитного материала, содержащего термопластичный полимер, в качестве которого использован полиэтилен (ПЭ) марки ПЭ 15313-003 или изотактический полипропилен (ПП) марки Бален 01030, и перовскитные квантовые точки (ПКТ) состава CsPbX3 (где X = Cl, Br, I, или их смесь), полученные in situ в процессе экструзии из расплава. Способ включает раздельное приготовление двух твердых прекурсорных компонентов: Компонент-1 получают реакцией карбоната цезия (Cs2CO3, 2.0 мас.ч.) со стеариновой (C17H35COOH) или пальмитиновой (C15H33COOH) кислотой (4-8 мас.ч.) путем нагревания до 150°C в вакууме в течение 60 минут до прекращения выделения газа с последующим охлаждением и измельчением; Компонент-2 получают путем нагревания до 125°C в вакууме смеси галогенида свинца(II) (PbX2, где X=Cl, Br, I, 1.2 мас.ч., соотношение PbBr2/PbCl2 и PbBr2/PbI2 от 1.2/0 до 0.82/0.38) с насыщенным ациклическим углеводородом C16-C20 (гексадекан C16H34, октадекан C18H38 или эйкозан C20H42; 4-8 мас.ч.), стеариновой или пальмитиновой кислотой (4-6 мас.ч.) и октадециламином (C18H37NH2, 4 мас.ч.) в течение 60 минут с последующим охлаждением под вакуумом. Затем готовят смесь для экструзии: к 13.2-19.2 мас.ч. Компонента-2 и 160 мас.ч. полимера, нагретых до 80°C, добавляют 6-10 мас.ч. раздробленного Компонента-1 и дополнительно 240-1240 мас.ч. полимера, всю смесь тщательно перемешивают до однородного состояния. Готовую смесь загружают в двухшнековый экструдер с температурным профилем от 100°C (зона подачи) до 200°C (на выходе из экструдера), скоростью подачи 70 об/мин, давлением расплава 30-35 бар и вакуумной дегазацией (0.6 бар), где и происходит in situ формирование ПКТ. Композит экструдируют в виде нити-филамента, охлаждают вытягиванием в водяной ванне и сушат в вакууме для последующей 3D-печати.
Кратко, сущностью известного изобретения является получение композитного филамента ПЭ/ПП с in situ сформированными ПКТ CsPbX3 путем экструзии смеси полимера и специально приготовленных твердых прекурсоров.
Недостатками данного метода являются: использование полиэтилена или полипропилена, которые обладают существенно более низкой оптической прозрачностью по сравнению с полиметилметакрилатом (ПММА), что делает их малопригодными для создания эффективных сцинтилляторов; сложная и многостадийная процедура приготовления двух раздельных твердых прекурсорных компонентов перед их смешиванием с гранулами полимера; in situ формирование ПКТ при высоких температурах экструзии (до 200°C) затрудняет контроль их размера, однородности и оптических свойств по сравнению с нашим низкотемпературным (120-130°C для синтеза ПКТ, 50°C для композита) процессом, включающим ex situ синтез ПКТ осаждением; конечным продуктом является филамент для 3D-печати, а не объемный оптически прозрачный сцинтиллятор.
Известно также изобретение по патенту US10907092B2 «Методы изготовления высокостабильных перовскит-полимерных композитов и конструкций с их использованием». Сущностью является способ получения стабильных и люминесцентных перовскит-полимерных композитов, основанный на процессе in situ формирования ПКТ (в основном гибридных CH3NH3PbBr3 (MAPbBr3), хотя и неорганические CsPbX3 упоминаются как возможные) внутри полимерной матрицы (включая полистирол (ПС), поликарбонат (ПК), ацетат целлюлозы (АЦ), поливинилхлорид (ПВХ), поли(винилиденфторид) (ПВДФ), полимочевину (ПУ), поли(метилметакрилат) (ПММА), поливиниловый спирт (ПВА), полинитрилы), используя процесс набухания-сжатия (swelling-deswelling). Раствор прекурсоров (например, PbBr2 и CH3NH3Br в молярном соотношении 1:3 или 4:5) в растворителе (N,N-диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО), гамма-бутиролактон (ГБЛ)) наносится на полимерную подложку (например, методами центрифугирования, погружения, щелевого или струйного нанесения). Растворитель вызывает набухание полимера, позволяя прекурсорам диффундировать внутрь. Затем растворитель удаляется (выпечкой при 25-120°C), прекурсоры реагируют in situ с образованием нанокристаллов перовскита, а полимерная матрица сжимается (deswells), инкапсулируя ПКТ и формируя защитный барьер.
Кратко, сущностью изобретения является получение композита путем in situ формирования ПКТ внутри полимерной матрицы, используя процесс набухания-сжатия.
Недостатками данного метода являются: сложность контроля нуклеации, роста, размера и распределения ПКТ, формирующихся in situ в ограниченном объеме сжимающейся матрицы, что может приводить к неоднородности и пониженному КВФЛ по сравнению с нашим контролируемым ex situ синтезом ПКТ методом осаждения; сильная зависимость от кинетики набухания-сжатия конкретной пары полимер-растворитель, ограничивающая универсальность; основной фокус на менее стабильных гибридных перовскитах (MAPbBr3); принципиально иной механизм формирования композита по сравнению с нашим методом смешения растворов предварительно синтезированных ПКТ и ПММА; отсутствие стадии перемешивания во время сушки/сжатия для обеспечения гомогенности.
В качестве еще одного аналога можно рассмотреть изобретение по патенту CN106750427B «Способ получения композитной флуоресцентной пленки на основе квантовых точек перовскита/полимера». Сущностью является способ получения композитной флуоресцентной пленки, включающий растворение прекурсоров перовскита (общей формулы ABX3, где A = Cs+, CH3NH3 +, NH=CHNH3 + или органический катион R2NH3 + (R2 – C1-C8 алкил или арил); B = Pb2+, Sn2+, Mn2+, Ge2+, Sb3+, Bi3+, Cu+; X = Cl-, Br-, I-) и полимерного компонента (поливинилиденфторид (ПВДФ), поливинилацетат (ПВАц), ацетат целлюлозы (АЦ), полисульфон (ПСФ), ароматический полиамид (ПА), полиимид (ПИ), поликарбонат (ПК), полистирол (ПС); ПММА не входит в список полимеров формулы) в органическом растворителе (N,N-диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО), триметилфосфат (ТМФ), триэтилфосфат (ТЭФ), N-метил-2-пирролидон (NМП), диметилацетамид (ДМАц); возможно смешение с низкокипящим растворителем типа тетрагидрофурана (ТГФ), ацетонитрила и др.; массовое соотношение полимер:растворитель 1:(1-50)) с получением пленкообразующего раствора. Опционально добавляются добавки: поливинилпирролидон (ПВП) или полиэтиленгликоль (ПЭГ) (соотношение полимер:добавка 1:(0-0.5)) и/или органический амин (алифатические C4-C20 или ароматические; соотношение полимер:амин 10:(0.01-1)). Раствор наносится на подложку литьем (толщина 0.001-5 мм). Далее следует in situ формирование ПКТ в ходе непрерывного многостадийного нагрева подложки с раствором при прохождении через несколько (2-8) последовательных температурных зон (каждая зона имеет температуру 30-120°C, время нахождения в каждой зоне 1-30 минут, скорость протяжки 0.01-100 м/мин). Опционально проводится стадия отжига путем пропускания через дополнительные (2-3) температурные зоны (50-100°C).
Кратко, сущностью изобретения является получение композитной пленки ПКТ/полимер путем in situ формирования ПКТ при многостадийном нагреве.
Недостатками данного метода являются: сложность контроля in situ формирования ПКТ при сложном температурном профиле (много зон, широкий диапазон температур 30-120°C); риск фазовой сегрегации и неоднородности; получение материала в виде пленки, а не объемного композита; отсутствие стадии перемешивания во время сушки; отсутствие ПММА в основном списке полимеров; отличие от нашего метода с контролируемым ex situ синтезом ПКТ и низкотемпературным (50°C) формированием композита из раствора.
Известен способ получение композитного материала (JP6631973B2 «Композитный материал на основе квантовых точек, способ его производства и применения»), содержащего заранее синтезированные неорганические перовскитные квантовые точки (с формулой ABX3+α, где A = Rb+, Cs+; B = Sn2+, Pb2+; X = Cl-, Br-, I-; α>0; примеры включают CsPbBr3) и полимерную матрицу (включая тиол-еновые полимеры, (мет)акрилатные полимеры (например, ПММА), уретановые полимеры, эпоксидные полимеры, виниловые полимеры, силиконовые смолы). Описываются методы синтеза ПКТ (Пример 1: горячая инжекция при ~200°C Cs-олеата (из Cs2CO3 + олеиновой кислоты (ОЛК) в октадецене (ОД)) в раствор PbBr2 и ZnBr2 (допант) в ОД с олеиламином (ОЛА) и ОЛК с последующим добавлением Se-TOP (допант); осаждение изопропанолом, диспергирование в толуоле или лаурилметакрилате). Описаны стратегии повышения стабильности: допирование (Zn, Se), модификация поверхности лигандами (ОЛК, ОЛА, три-н-октилфосфиноксид (ТОФО), 9,10-дигидро-9-окса-10-фосфафенантрен-10-оксид (ДОФО) и др.), инкапсуляция в SiO2 или полимер. Финальный композит получают путем смешения дисперсии ПКТ (например, 10 мас.% в лаурилметакрилате) с мономерами/олигомерами (смесь акрилатов: 30% лаурилметакрилат, 36% трициклодекандиметанолдиакрилат, 4% триметилолпропантриакрилат, 20% эпоксидиакрилатный олигомер) и фотоинициаторами (1% 1-гидрокси-циклогексил-фенил-кетон, 1% 2,4,6-триметилбензоил-дифенил-фосфиноксид) с последующим УФ-отверждением (10 сек, 100 мВт/см2).
Кратко, сущностью изобретения является создание стабильных композитов путем различных методов защиты и инкапсуляции предварительно синтезированных и допированных ПКТ в полимерной матрице, включая ПММА, с формированием композита путем УФ-отверждения мономеров.
Недостатки данного патента, по сравнению с нашим методом, заключаются в том, что: используется другой, более трудо- и времязатратный метод синтеза ПКТ (горячая инжекция) с использованием допантов (Zn, Se); основной метод формирования композита основан на УФ-отверждении смеси мономеров, а не на смешении раствора готового полимера ПММА с раствором ПКТ в толуоле и последующей низкотемпературной сушке; не раскрыты параметры сушки и ключевая стадия периодического перемешивания для получения однородного объемного композита.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату, выбранным в качестве прототипа, является изобретение по патенту EP3296378A1 «Перовскит/полимер композитный люминесцентный материал, способ получения и применение». Сущностью является способ получения композитного люминесцентного материала, включающий: 1) растворение полимерной матрицы (включая поли(метилметакрилат) (ПММА), поливинилиденфторид (ПВДФ), полистирол (ПС), поликарбонат (ПК) и др.; массовое соотношение к растворителю 1:(1-50)) в первом органическом растворителе (N,N-диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО), триметилфосфат (ТМФ), триэтилфосфат (ТЭФ), N-метилпирролидон (NМП), диметилацетамид (ДМАц)) для получения первого раствора (возможно добавление нанодобавок: кремнезем, нитрид бора, графен, углеродные нанотрубки; соотношение матрица:добавка 1:(0.01-0.5)); 2) растворение прекурсоров перовскита (неорганический галогенид металла (Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Cu, Mn) и галогенид органического амина (RNH3B, где R - алкил C ≥ 1, арил) или соли цезия (CsB), где B = Cl-, Br-, I-; молярное соотношение галогенид металла:галогенид амина/цезия 1:(0.1-3)) во втором органическом растворителе (том же или совместимом; массовое соотношение растворитель:неорг.галогенид 1:(0.01-0.1)) для получения второго раствора; 3) смешение первого и второго растворов (объемное соотношение 1:(0.02-1); возможно добавление поверхностных лигандов – органические кислоты C ≥ 3 или амины C4-C24; соотношение второй раствор:лиганд 1:(0.001-0.3)) для получения раствора-прекурсора; 4) перенос этого раствора на шаблон (подложку/форму) методами нанесения покрытий из раствора (литье, центрифугирование, электроспиннинг и др.; толщина 0.001-5 мм); 5) сушку в вакуумной печи (0.01-0.1 МПа) при температуре 20-110°C (предпочтительно 30-70°C) в течение 0.5-48 часов для удаления растворителя и in situ формирования квантовых точек перовскита (CsAB3, R1NH3AB3 или (R2NH3)2AB4) непосредственно в полимерной матрице.
Кратко, сущностью изобретения является получение композита путем смешения растворов полимера (включая ПММА) и прекурсоров перовскита (включая для CsPbX3) с последующим нанесением на подложку и in situ формированием ПКТ в ходе вакуумной сушки при умеренной температуре.
Недостатками данного метода являются: in situ формирование ПКТ в полимерной матрице при сушке, что затрудняет контроль их размера, однородности и оптических свойств по сравнению с нашим контролируемым ex situ синтезом методом осаждения; необходимость вакуумной сушки, что усложняет процесс по сравнению с нашей сушкой при атмосферном давлении; отсутствие стадии перемешивания во время сушки для обеспечения гомогенности композита, в отличие от нашего метода; использование полярных растворителей (ДМФА, ДМСО) для смешения и нанесения, в отличие от нашего использования толуола на стадии формирования композита.
Предлагаемое изобретение решает задачу получения стабильного и эффективного сцинтилляционного композита на основе ПКТ CsPbBr3 в матрице ПММА путем комбинирования специфического метода синтеза ПКТ и метода формирования композита.
Способ включает две основные стадии:
Стадия 1: Синтез квантовых точек CsPbBr3. Используется метод лиганд-опосредованного осаждения из раствора. Прекурсоры CsBr и PbBr2 растворяются в ДМФА при нагревании (120-130 °C) в присутствии олеиновой кислоты (ОК) и октадециламина (ОДА) в качестве лигандов. Горячий раствор прекурсоров затем быстро впрыскивается в антирастворитель, среди которых метанол, этанол, н-пропанол, ацетонитрил, тетрахлоруглерод, хлороформ, при комнатной температуре и интенсивном перемешивании. Быстрое изменение растворимости приводит к нуклеации и росту нанокристаллов CsPbBr3. Полученные ПКТ отделяются центрифугированием, промываются ацетонитрилом для удаления избытка лигандов и непрореагировавших прекурсоров, и затем либо высушиваются, либо редиспергируются в подходящем растворителе или антирастворителе. Этот метод позволяет получить ПКТ CsPbBr3 с контролируемым размером и хорошими оптическими свойствами в мягких условиях.
Стадия 2: Формирование композита ПКТ/ПММА. Полимер ПММА растворяется в толуоле при умеренном нагревании (50 °C) до получения вязкого раствора. Синтезированные на стадии 1 ПКТ CsPbBr3 также растворяются/диспергируются в толуоле при 50 °C. Затем растворы ПКТ и ПММА смешиваются и интенсивно перемешиваются при 50 °C для достижения гомогенного распределения ПКТ в полимерном растворе. После дегазации (удаления пузырьков воздуха) в ультразвуковой ванне, смесь разливается в формы (например, из силикона). Сушка проводится при 50 °C под вытяжкой. Ключевым моментом является периодическое перемешивание смеси в формах на начальном этапе сушки, когда на поверхности начинает образовываться корка, для предотвращения седиментации ПКТ и обеспечения однородности конечного композита. После частичного испарения толуола смесь становится вязкой и поддающейся формовке. Окончательная сушка приводит к получению твердого композита ПКТ/ПММА, фотографии образца представлены на фиг.1. и фиг. 2.
Предлагаемый способ позволяет получать композитный сцинтилляционный материал ПКТ CsPbBr3/ПММА с контролируемым размером ПКТ за счёт разделения стадий синтеза и формирования композита, а инкапсуляция ПКТ в матрицу ПММА улучшает их стабильность, защищая от деградации под действием влаги и кислорода. Способ также потенциально подходит для масштабирования за счёт использования доступных реагентов и относительно простых операций (растворение, смешение, центрифугирование, поливка, сушка при умеренных температурах), а полученный композит обладает сцинтилляционными свойствами, позволяющими детектировать ионизирующее излучение.
Анализ долговременной стабильности образцов (фиг. 3) показал, что, несмотря на снижение общей интенсивности люминесценции с течением времени, положение максимума основного пика излучения ПКТ CsPbBr3 и его полная ширина на половине высоты (FWHM) остаются практически неизменными. Это свидетельствует о сохранении среднего размера, однородности и оптического качества основной излучающей фазы ПКТ CsPbBr3 в полимерной матрице, что подтверждает эффективность предложенного метода для формирования композитов с устойчивыми спектральными характеристиками. Наблюдаемое снижение общей интенсивности люминесценции предположительно обусловлено постепенным увеличением доли безызлучательной рекомбинации на поверхности квантовых точек. Это может происходить вследствие взаимодействия поверхности нанокристаллов с компонентами окружающей среды, такими как кислород или влага, проникающими через полимерную матрицу в течение длительного времени, что приводит к тушению люминесценции части квантовых точек без изменения их фундаментальных оптических характеристик. Присутствие побочной фазы Cs4PbBr6, проявляющейся в виде коротковолнового плеча на спектре свежеприготовленного образца, не оказывает существенного негативного влияния на целевые оптические свойства и цветовую чистоту основного излучения композита. Это обусловлено тем, что данный дополнительный максимум изначально уступает по интенсивности основному пику ПКТ CsPbBr3, а также его относительный вклад в общий спектр люминесценции заметно уменьшается после длительной выдержки образца, что подчеркивает доминирование и стабильность спектральных характеристик целевой фазы CsPbBr3.
Таким образом, разработан метод получения стабильного и эффективного сцинтилляционного композита на основе ПКТ CsPbBr3 и ПММА, пригодного для использования в детекторах ионизирующего излучения.

Claims (3)

  1. Способ получения сцинтилляционного материала на основе перовскитных квантовых точек (ПКТ) CsPbBr3 в полимерной матрице полиметилметакрилата (ПММА), включающий стадию синтеза ПКТ CsPbBr3 и стадию формирования композита, отличающийся тем, что:
  2. на стадии синтеза перовскитных квантовых точек (ПКТ) CsPbBr3 в качестве прекурсоров используют CsBr и PbBr2, растворяя их в диметилформамиде (ДМФА) в присутствии олеиновой кислоты (ОК) и октадециламина (ОДА) при мольном соотношении ДМФА:ОК:ОДА равном 20:2:1, концентрация ионов цезия и свинца в растворе составляет 35 мМ каждого, растворение проводят при перемешивании и нагревании до 120-130 °C в течение 10-15 минут, затем полученный горячий раствор быстро вводят при комнатной температуре и интенсивном перемешивании в антирастворитель (ацетонитрил), взятый в десятикратном избытке по объему, перемешивают 1 минуту, образовавшиеся наночастицы выделяют центрифугированием при 6000 об/мин в течение 5 минут, отделяют супернатант, осадок промывают антирастворителем для удаления избытка лигандов и либо высушивают на воздухе, либо редиспергируют в 1 мл антирастворителя с использованием ультразвуковой ванны в течение 2-3 секунд и повторно выделяют центрифугированием при 6000 об/мин;
  3. на стадии формирования композита измельченный полимер ПММА растворяют в 2 мл толуола в соотношении ПММА:толуол = 1:2 по массе при температуре 50 °C при интенсивном перемешивании в течение 3-4 часов до получения вязкого гомогенного раствора, синтезированные ПКТ CsPbBr3 в количестве 5 мг растворяют в 1 мл толуола при температуре 50 °C, затем к 2 мл полученного раствора ПММА/толуол добавляют 1 мл раствора ПКТ/толуол, полученную смесь ПКТ/ПММА/толуол интенсивно перемешивают в течение 1 часа при температуре 50 °C до получения однородного раствора, дегазируют путем помещения в ультразвуковую ванну на 2 часа, разливают в силиконовые формы и оставляют сохнуть под вытяжкой при температуре 50 °C в течение 1-2 часов с периодическим перемешиванием до полного испарения толуола и получения твердого композита.
RU2025114679A 2025-05-29 Способ получения сцинтилляционного материала на основе перовскитных квантовых точек CsPbBr3 RU2857280C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2857280C1 true RU2857280C1 (ru) 2026-03-02

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6631973B2 (ja) * 2015-11-30 2020-01-15 隆達電子股▲ふん▼有限公司 量子ドット複合材料ならびにその製造方法および用途
CN106750427B (zh) * 2016-11-11 2020-08-11 致晶科技(北京)有限公司 一种钙钛矿量子点/聚合物复合荧光膜的制备方法
US10907092B2 (en) * 2016-07-07 2021-02-02 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Methods of making highly stable perovskite-polymer composites and structures using same
EP3296378B1 (en) * 2015-05-14 2022-01-05 Zhijing Nanotech (Beijing) Co. Ltd. Perovskite/polymer composite luminescent material, preparation method and application
RU2802302C1 (ru) * 2022-12-20 2023-08-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Способ изготовления высококристаллических неорганических перовскитных тонких пленок CsPbBr3

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3296378B1 (en) * 2015-05-14 2022-01-05 Zhijing Nanotech (Beijing) Co. Ltd. Perovskite/polymer composite luminescent material, preparation method and application
JP6631973B2 (ja) * 2015-11-30 2020-01-15 隆達電子股▲ふん▼有限公司 量子ドット複合材料ならびにその製造方法および用途
US10907092B2 (en) * 2016-07-07 2021-02-02 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Methods of making highly stable perovskite-polymer composites and structures using same
CN106750427B (zh) * 2016-11-11 2020-08-11 致晶科技(北京)有限公司 一种钙钛矿量子点/聚合物复合荧光膜的制备方法
RU2802302C1 (ru) * 2022-12-20 2023-08-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Способ изготовления высококристаллических неорганических перовскитных тонких пленок CsPbBr3
RU2803307C1 (ru) * 2023-02-07 2023-09-12 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Полимерный композитный материал с перовскитными квантовыми точками, способ его получения и способ использования в 3D-печати

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xiong et al. Polymerization initiated by inherent free radicals on nanoparticle surfaces: a simple method of obtaining ultrastable (ZnO) polymer core–shell nanoparticles with strong blue fluorescence
Gong et al. Characterization of poly (vinyl alcohol)(PVA)/ZnO nanocomposites prepared by a one-pot method
Wang et al. Monodisperse functional microspheres from step-growth “click” polymerizations: preparation, functionalization and implementation
US5968425A (en) Methods for the continuous production of plastic scintillator materials
EP4281513B1 (en) Ligand-supported perovskite luminescent crystal composition and method for producing the same
US20170152437A1 (en) Reactive colloidal nanocrystals and nanocrystal composites
Pan et al. Strongly luminescent and highly stable core-shell suprastructures from in-situ growth of CsPbBr3 perovskite nanocrystals in multidentate copolymer micelles
Wang et al. Ultrastable highly-emissive amphiphilic perovskite nanocrystal composites via the synergy of polymer-grafted silica nanoreactor and surface ligand engineering for white light-emitting diode
CN102690438A (zh) 聚合物基荧光功能复合材料及其熔融加工方法
Solodov et al. High-throughput, low-cost and “green” production method for highly stable polypropylene/perovskite composites, applicable in 3D printing
WO2004041963A1 (fr) Silicate de baryum et de magnesium dope par du praseodyme, son utilisation en luminescence et comme additif anti-uv et dans des materiaux transformant la lumiere
Essawy et al. PVC–laponite nanocomposites: Enhanced resistance to UV radiation
Dong et al. Controlling quantum confinement and magnetic doping of cesium lead halide perovskite nanocrystals
Mori et al. Enhanced upconversion emission in air using novel stretched poly (vinyl alcohol) thin films
Huang et al. Assembly and applications of the inorganic nanocrystals in polymer networks
KR102185554B1 (ko) 구조규칙성 제어된 블록 공중합체 및 이의 제조방법
Zhao et al. Synthesis and Interfacial Properties of Optically‐Active Photonic Nanocomposites with Single Nanoparticle Dispersion at High Solids Loading
Somwangthanaroj et al. Effect of zinc precursor on thermal and light emission properties of ZnO nanoparticles embedded in polyimide films
Zhu et al. Organic Afterglow Vesicles
RU2803307C1 (ru) Полимерный композитный материал с перовскитными квантовыми точками, способ его получения и способ использования в 3D-печати
Tieke et al. Solid state polymerization and physical properties of crystalline complexes of phenazine and diacetylene‐monocarbonic acids
US7211331B2 (en) Preparation of nano-sized organic-inorganic composite material
Zang et al. All-inorganic perovskite quantum dots: Ligand modification, surface treatment and other strategies for enhanced stability and durability
Vassiltsova et al. Synthesis of nanocomposite materials with controlled structures and optical emissions: application of various methacrylate polymers for CdSe quantum dots encapsulation
Li et al. The length controllable synthesis and near-infrared photoluminescence of one-dimensional ternary Cu4Bi4S9 semiconductor nanobelts