[发明专利]一种全无机钙钛矿CsPbBr3

说明书

本发明公开了一种全无机钙钛矿CsPbBr₃量子点自组装超晶格结构的制备方法，包括如下步骤：(1)将铯盐和有机酸混合，在惰性气体或者真空的保护下，加热得到铯离子的酸溶液；(2)将有机酸和有机胺混合于容器内，除水备用；(3)将铅盐加入长链烯烃中，加热除水，然后注入步骤(2)获得的混合溶液，溶解铅盐；再将步骤(1)获得的铯离子的酸溶液预热之后注入，得到CsPbBr₃粗溶液；(4)将步骤(3)获得的CsPbBr₃粗溶液离心，将沉淀分散在己烷中，震荡离心，取上清液，稀释后向其中加入丙酮，然后离心，得纳米晶沉淀；分散纳米晶于甲苯中，震荡得到CsPbBr₃甲苯溶液；(5)将CsPbBr₃甲苯溶液分散于硅基底上，甲苯蒸发后，得到CsPbBr₃超晶格结构纳米晶。

技术领域

本发明涉及一种全无机钙钛矿CsPbBr₃量子点超晶格的制备方法。

背景技术

近年来兴起的卤化物钙钛矿纳米材料具有优良的光学性能，比如光致发光、电致发光、荧光量子效率高、载流子扩散长度长、载流子迁移速率高等优势，使钙钛矿纳米材料广泛应用于光探测器、激光、光波导、LED等光电子器件领域。对于全无机钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)量子点来说，尺寸以及形貌会直接影响纳米材料的物理和化学性质，将钙钛矿量子点自组装成有序的超晶格纳米晶是开发新型光电纳米器件的一种新的研究方法。

在实现钙钛矿纳米晶做发光材料的过程中，尽管零维，一维和二维CsPbBr₃钙钛矿纳米晶的发展十分迅速，尤其在LED等发光器件中有着巨大的应用前景，但要实现具有高量子效率的CsPbBr₃钙钛矿纳米晶仍然具有一定难度。而基于单个CsPbBr₃钙钛矿量子点自组装超晶格结构，由于粒子间电子耦合，显示出红移的发射波长，这种电子耦合使光致发光峰红移到纯绿色，降低了非辐射复合，在LED等发光器件中与红光和蓝光混合能形成标准更高的白光。

制备钙钛矿量子点自组装超晶格一般使用浓胶体前体纳米晶溶液在固体基质上缓慢溶剂蒸发法，这种合成量子点自组装有序超晶格结构的方法简单易操作，但是对量子点有以下几点要求：稳定性高，量子产率高，晶格结构好，尺寸分布均匀，量子点溶液浓度高。而合成量子点的步骤分为室温一锅法和热注入法，采用室温一锅法合成的量子点相比热注入法量子点光学性质和稳定性比较差，量子产率也比较低，一般的热注入法合成的量子点浓度比较小，不利于自组装有序超晶格结构的形成。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种全无机钙钛矿CsPbBr₃量子点超晶格的合成方法，通过对热注入法的改进，可以直接合成稳定、量子产率高、尺寸均匀、晶格结构好的的浓钙钛矿量子点。之后在玻璃基底上经溶剂缓慢蒸发形成钙钛矿量子点超晶格结构，制备的钙钛矿超晶格结构量子产率、稳定性较高。

具体技术方案如下：

一种全无机钙钛矿CsPbBr₃量子点自组装超晶格结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将铯盐和有机酸混合，在惰性气体或者真空的保护下，加热反应至铯盐溶解，得到铯离子的酸溶液；

(2)将有机酸和有机胺混合于容器内，真空加热除水备用；

(3)将溴化铅加入长链烯烃溶剂中，在真空或者惰性气体保护下，加热除水，然后注入步骤(2)获得的混合溶液，溶解铅盐；再将步骤(1)获得的铯离子的酸溶液预热之后注入，反应完毕后冷却，得到CsPbBr₃粗溶液；