[发明专利]一种CsPbX3

说明书

本发明提供一种CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃及其制备方法。该CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃中各元素的原子摩尔百分比为：Si:0～9.18％，B：26.02～33.90％，O：54.01～57.96％，Cs：1.00～2.66％，Pb：0.39～2.02％，X：1.76～3.73％，M：0～5.10％，N：0～3.73％，Zn：0～2.13％，其中X为Cl、Br或I中的一种或两种以上的混合；M为Ca、Sr或Ba中的一种或两种以上的混合；N为Li、Na或K中的一种或两种以上的混合。本发明工艺简单、易操作、价格低廉、纳米晶尺寸可控、可以获得可见光波段的一定范围内的发光，并且CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃材料具有优异的光学性能，可以获得可见光波段的一定范围内的发光，透过率高，在LED、太阳能电池、纳米晶激光器等各个领域有潜在应用。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体涉及一种CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃及其制备方法。

背景技术

半导体纳米晶尺寸较小，受到量子限域效应的影响，其能带结构是分立的能级结构，随着纳米晶尺寸逐渐减小，其禁带宽度逐渐增大，在光谱上表现为在不同波段的吸收和荧光。

钙钛矿型半导体材料CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)带隙能分别为CsPbCl₃:2.97eV；CsPbBr₃: 2.30eV；CsPbI₃:1.73eV。化学法合成的CsPbX₃纳米晶荧光量子产率可达到90％以上，具有较窄的半高宽和较短的荧光寿命，钙钛矿型CsPbX₃纳米晶是一种很有应用前景的光学材料。

纳米晶的制备方法有很多，如热注入法、水热法、溶胶凝胶法、熔融法、超声电化学法、应变自组装法、分子束外延法以及离子注入法等。

钙钛矿纳米晶与玻璃的复合材料目前有两种制备途径。一是将化学合成的钙钛矿纳米晶与溶胶凝胶法制备的玻璃复合。该方法中由于玻璃的溶胶凝胶没有经过高温熔融过程，玻璃基体存在一定的孔隙率，玻璃光学品质较差，难以满足应用需求。二是通过熔融法制备玻璃，然后通过热处理在玻璃基质中析出钙钛矿纳米晶。普通硼硅酸盐玻璃熔点较高，卤族元素在高温熔制过程中易挥发，不利于保持玻璃基质中卤族元素的含量，不利于玻璃基质中钙钛矿纳米晶的析晶；常规硼硅酸盐玻璃中溶解卤化物以后玻璃易出现分相，因此，探明及优化硼硅酸盐玻璃中硅与硼的比例范围，实现硼硅酸盐中卤化物纳米晶的均匀析晶是本技术拟解决的第一个技术难点；再次，玻璃中纳米晶的析晶动力学与荧光量子效率与玻璃基质中Cs元素、Pb元素以及卤元素的含量密切相关，因此，调控玻璃基质中Cs元素、 Pb元素以及卤元素的含量是实现CsPbX₃纳米晶的可控制备与荧光量子效率优化的第二个技术难点。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种纳米晶可控制备且荧光量子效率较高的CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃，所述CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃中各元素的原子摩尔百分比为：Si:0～9.18％，B：26.02～33.90％，O：54.01～57.96％，Cs：1.00～2.66％，Pb： 0.39～2.02％，X：1.76～3.73％，M：0～5.10％，N：0～3.73％，Zn：0～2.13％，其中X为Cl、 Br或I中的一种或两种以上的混合；M为Ca、Sr或Ba中的一种或两种以上的混合；N为 Li、Na或K中的一种或两种以上的混合。