[发明专利]一种掺锰无机卤素钙钛矿量子点及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种掺锰无机卤素钙钛矿量子点及其制备方法与应用。该制备方法为将铅盐和氯化锰溶解后，在80℃‑110℃条件下加热，得到卤素前驱体；将铯盐溶解后得到铯前驱体；将铯前驱体加入到卤素前驱体中，在80℃‑110℃的条件下加热，即得到量子点溶液；再将该量子点溶液进行纯化，即得到掺锰无机卤素钙钛矿量子点。本发明提供了一种不需惰性气体保护，且在较低温度下大产率制备掺锰无机卤型钙钛矿量子点的方法，不仅降低了制备成本，并且提高了制备效率，可用于大规模生产。该量子点应用于隐形墨水效果好，书写方便，且隐形效果稳定；且由于掺锰以后，热稳定性大幅提高，毒性大幅降低。

技术领域

本发明属于光电子材料制备技术领域，更具体地，涉及一种掺锰无机卤素钙钛矿量子点及其制备方法。

背景技术

钙钛矿型有机无机铅卤化物(APbX₃:A＝Cs或CH₃NH₃⁺；X＝Cl,Br,or I)因其极高的量子产率，窄且可调节的发射光谱，低成本的制备过程，以及高的载流子迁移率，在发光二极管，激光以及太阳能电池领域有着巨大的潜在运用价值。但是有机铅卤型钙钛矿对于环境的极端敏感尤其是水和空气，限制了它在光电子器件领域的运用。相比较之下，具有相同优点的无机卤型钙钛矿(CsPbX₃)很好的克服了对于空气和水敏感的缺点。

然而，掺锰无机卤素钙钛矿量子点作为一种同时具有无机卤素钙钛矿(CsPbX₃)量子点的优点，而且含铅量大幅降低，从而尽可能的减少了对于环境的污染以及对人体的伤害，而且具有一种新的双发射的峰。但是，目前用于同时合成只含有卤素氯的掺锰无机卤型钙钛矿量子点的制备方法分为需要氮气保护和不需要氮气保护两种，其中需要氮气保护的方法需要严格的氮气保护，高温的条件，这既提高了合成成本，又降低了合成效率，同时也限制了它的大规模制备；其中不需要氮气保护的制备方法量子产率低，掺锰量低。此外，目前掺锰无机卤素钙钛矿量子点伴随的双发射是一种强一种弱的模式，且两个位置的峰的强弱不可以交换。这限制了这种双发射在白光发光二极管等光电子器件的潜在运用。

发明内容

本发明解决了现有技术掺锰无机卤型钙钛矿量子点不具备同时很强的双发射、且波长不能调节，而且在非氮气保护条件下量子产率低、掺锰量低的技术问题，并且提供了掺锰无机卤型钙钛矿量子点的新的应用。

按照本发明的第一方面，提供了一种掺锰无机卤素钙钛矿量子点的制备方法，包含以下步骤：

(1)将铅盐和氯化锰溶解于十八稀或邻二氯苯中，加入表面活性剂和助溶剂，在80℃-110℃条件下，加热1h-3h，得到卤素前驱体；将铯盐溶解于十八烯或邻二氯苯中，加入助溶剂，铯盐完全溶解后得到铯前驱体；

(2)将步骤(1)得到的铯前驱体加入到卤素前驱体中，在80℃-110℃的条件下，加热5min-10min，然后冷却至5℃-25℃，得到量子点溶液；

(3)将乙酸乙酯、丙酮或乙酸甲酯加入到步骤(2)得到的量子点溶液中，进行第一次离心后，将沉淀溶解到己烷或甲苯中，再进行第二次离心，上层清液即为掺锰无机卤素钙钛矿量子点。

优选地，所述步骤(1)和步骤(2)均是在空气中进行。

优选地，步骤(1)所述铅盐和氯化锰物质的量之比为7:(3-17)；步骤(1)所述铅盐和铯盐物质的量之比为(3-7):10。

优选地，步骤(1)所述铅盐为乙酸铅、甲酸铅、硝酸铅、碳酸铅或氯化铅。

优选地，步骤(1)所述铯盐为乙酸铯、碳酸铯、硝酸铯或硫酸铯。

优选地，步骤(1)所述的表面活性剂为油胺、月桂胺、辛胺或己胺；步骤(1)所述的助溶剂为油酸、月桂酸、辛酸、己酸、乙酸或甲基丙烯酸。