[发明专利]一种可控钕掺杂高光效蓝光钙钛矿量子点及其制备方法

说明书

本发明属于光电材料制备技术领域，具体涉及一种可控钕掺杂高效蓝光钙钛矿量子点及其制备方法，以铅盐、铯盐、钕盐为原料，以有机酸和有机铵为配体，以二甲基甲酰胺或二甲基亚砜作为溶剂，利用配体辅助法在甲苯溶液中原位合成钕掺杂的蓝光钙钛矿量子点，该量子点高效稳定，可溶液加工，制备简易快速。通过引入钕掺杂，可以实现钙钛矿量子点荧光量子产率提升，对于单一溴卤素钙钛矿量子点，改变前驱体溶液钕掺杂比例，可以实现钙钛矿量子点荧光峰值可控性蓝移，蓝绿光发光峰值在459nm‑520nm之间，对于459nm发光峰处的钕掺杂溴铅钙钛矿量子点，其荧光量子产率高达90％且半波宽仅为19nm。

技术领域

本发明属于光电材料制备技术领域，具体涉及一种可控钕掺杂高光效蓝光钙钛矿量子点及其制备方法。

背景技术

全无机卤铅钙钛矿量子点(CsPbX₃；其中X＝Cl，Br或I)因其具有合成制备工艺简单、发光色可调、半波宽窄、色域覆盖广等优点，被广泛应用于太阳能电池、激光器件、发光二极管、背光显示等器件领域，具有极大的应用前景。

虽然通过近几年的大力研发推进，报道已知的红光和绿光CsPbX₃钙钛矿量子点均具有极高的接近100％的荧光量子产率，然而，在蓝光波段，单纯通过Cl和Br卤素调节所得的量子点量子效率通常较低(在30％以下)，且稳定性较差，限制了其在工业应用上的潜力。此外，由于组分含铅，不符合当下所倡导的绿色环保理念。

专利CN108690619A公开了一种稀土金属掺杂钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：提供无机钙钛矿量子点、金属螯合剂和稀土金属盐；将所述金属螯合剂与所述稀土金属盐加入到有机溶剂中，在功率为50～1000W的条件下超声处理0.1～30分钟，然后螯合得到金属络合物溶液；将所述无机钙钛矿量子点加入所述金属络合物溶液中，在功率为10～1000W的条件下微波反应5～60分钟，反应结束后冷却处理，依次经离心处理、洗净处理，得到稀土金属掺杂钙钛矿量子点。但该专利仅指出解决荧光猝灭的现象及所谓发射波长迁移不大的问题，一则并未明确波长移动发生的是蓝移还是红移以及移动多少和波长移动具体要解决的痛点在哪里，二则解决猝灭现象而未提到是否对其钙钛矿量子点本身的量子点效率有无提升作用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种可控钕掺杂高光效蓝光钙钛矿量子点及其制备方法，通过引入钕掺杂，解决蓝光领域钙钛矿量子点光效低的痛点，同时能够降低材料铅毒性并且提升材料热循环稳定性，对于459nm发光峰处的钕掺杂溴铅钙钛矿量子点，其荧光量子产率高达90％且半波宽仅为19nm。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可控钕掺杂高光效蓝光钙钛矿量子点，其结构式为CsPbCl_yBr_3-y:xNd，其中0x1，x＝Nd/(Nd+Pb)，0≤y≤3；

最优选地，x＝7.2％，y＝0。

一种可控钕掺杂高光效蓝光钙钛矿量子点的制备方法，以铅盐、铯盐、钕盐为原料，以有机酸和有机铵为配体，以二甲基甲酰胺或二甲基亚砜作为溶剂，利用配体辅助法在甲苯溶液中原位合成钕掺杂的蓝光钙钛矿量子点，具体包括以下步骤：

(1)将钕盐、铅盐、铯盐混合溶解在二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中；

(2)在步骤(1)所得的溶液中加入有机酸和有机铵作为配体稳定，得到混合前驱体盐溶液；

(3)在室温下，空气环境中，将步骤(2)所得的溶液逐滴加入反溶剂甲苯溶液中，并持续进行搅拌，得到反应产物混合体系；

(4)将步骤(3)所得的反应产物混合体系进行离心，即得到钕掺杂的蓝光钙钛矿量子点溶液。

优选地，所述的钕盐为六水溴化钕或六水氯化钕。

优选地，所述的铅盐为溴化铅或氯化铅。