[发明专利]一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，该方法是将液态的疏水含氟试剂与用于制备金属卤化物钙钛矿材料的前驱体水性溶液混合得到乳液，金属卤化物钙钛矿量子点接着在该乳液中合成，同时在合成的所述金属卤化物钙钛矿量子点的表面上还紧密包覆有所述疏水含氟试剂，从而得到能够在水溶液中单颗粒分散的金属卤化物钙钛矿量子点。本发明通过对制备方法关键的整体工艺流程设计、以及各个工艺步骤进行改进，与现有技术相比能够有效解决CsPbX₃量子点的水稳定性差的问题，并且该方法制备得到的CsPbX₃金属卤化物钙钛矿量子点具有良好的分散性。

技术领域

本发明属于新材料制备领域，更具体地，涉及一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法，该制备方法得到的金属卤化物钙钛矿量子点具有水稳定性高、分散性高等突出优点。

背景技术

量子点最重要的生物应用之一是用作荧光探针：目前用于生物标记的有机荧光剂和生物标记荧光蛋白存在着容易漂白，荧光发射峰过宽，不利于多色标记及长时间成像等问题；量子点具有能带可调，荧光强(比罗丹明60等强数十倍)，发光峰窄，光稳定性强(比普通小分子有机染料强上百倍)，荧光寿命长(荧光半衰期达数百纳秒)等优点，有利于长时间成像，多色联合标记和分子示踪等功能。

CsPbX₃量子点是最热门的钙钛矿量子点，也是一种很有潜力的荧光探针材料，具有尺寸小(10nm以下)，发光可调，发光范围广(400-700nm)，半峰宽窄(15-35nm)，抗光漂泊性好，热稳定性好，合成简便，价格低廉等特点。

钙钛矿量子点可以通过卤素阴离子替换和量子限域效应来调节荧光发射波长，因此其发光光谱范围广，可覆盖整个可见光区域。市场上主流量子点荧光探针材料是Cd系量子点(包括CdS，CdSe系列)。钙钛矿量子点比Cd系量子点发光峰更窄(15～25nm)、发光范围更广、荧光量子产率更高(～90％)，有潜力作为新型荧光探针替代Cd系量子点。

然而CsPbX₃量子点的水稳定性差是制约其生物应用的重要原因。由于CsPbX₃量子点材料本征特性是离子晶体，易溶于水和极性溶剂，在水中容易分解和水解。目前所报道的提高CsPbX₃量子点在水中稳定性方法都是用疏水材料做后处理包覆CsPbX₃量子点，在水中量子点外部的包覆材料会导致量子点团聚，而无法得到单颗粒分散的量子点。尚未有报道单颗粒分散的CsPbX₃量子点可在水中保持稳定，而单颗粒分散性是CsPbX₃量子点作为荧光分子探针的必要条件。所以已经报道的水中稳定的CsPbX₃量子点聚集体由于尺寸太大，并不能真正应用为荧光分子探针。本发明中提到的方法可以制备在水中稳定的单颗粒分散CsPbX₃量子点。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法，其中通过对该制备方法关键的整体工艺流程设计、以及各个工艺步骤(包括各个步骤的反应物种类、反应条件及参数等)进行改进，与现有技术相比能够有效解决金属卤化物钙钛矿量子点(如CsPbX₃量子点)的水稳定性差的问题，在保持CsPbX₃量子点在水中呈单颗粒分散的同时保持其胶体稳定和荧光稳定，并且该方法制备得到的CsPbX₃金属卤化物钙钛矿量子点具有良好的分散性，能够在水溶液中呈单颗粒分散的状态，分散性好，使得该CsPbX₃量子点尤其可作为荧光分子探针应用。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，该方法是将液态的疏水含氟试剂与用于制备金属卤化物钙钛矿材料的前驱体水性溶液混合得到乳液，金属卤化物钙钛矿量子点接着在该乳液中合成，同时在合成的所述金属卤化物钙钛矿量子点的表面上还紧密包覆有所述疏水含氟试剂，从而得到能够在水溶液中单颗粒分散的金属卤化物钙钛矿量子点。