一种制备高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点的方法与流程

本发明涉及一种高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点材料及其制备技术,属于新材料的制备与调控技术领域。

背景技术：

无机钙钛矿量子点具有量子效率高、发光峰狭窄、荧光寿命短等优点，以及作为新一代的光电功能材料应用于激光、led、光电探测和光电转换领域的无限潜能而受到广泛的关注，成为量子点发光材料领域中的热点；并且钙钛矿的组分及形状可控性使其发射波长实现了在整个可见光区域的调节，十分适合于制备高单色性的wleds器件。目前的白光发射的钙钛矿量子点，主要是通过调控卤素阴离子的成分改变发射波长再进行组合的方法制备的，而通过改变阳离子的组分调控荧光形成白光发射则没有被报道过。因此发现一种温和的mn掺杂方法制备出高亮度白光发射的钙钛矿量子点材料。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是提供一种制备高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点材料的方法，本发明的量子点材料荧光效率高、单色性好、双颜色发射、反应条件温和无需高温加热、制备方法简单。直接发射白光而不需要颜色转换。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点材料采用以下技术方案：

该材料为双颜色发光峰，相对强度可调，可复合形成白光，量子产率为40-60％的mn:cspb2(br/cl)5量子点材料。

本发明的高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点材料的制备方法包括如下步骤：

步骤一、甲醇、己胺在冰水浴下混合搅拌，逐滴加入hbr；移除冰水浴，室温下搅拌；去除溶剂、清洗、过滤、收集、干燥制成ch3(ch2)5nh3br；

步骤二、将pbbr2、步骤一得到的ch3(ch2)5nh3br混合后溶于dmf中，再将mncl2·4h2o以及csbr依次溶于上述的dmf中并超声使之完全溶解，制成所需的前驱体溶液；

步骤三、将步骤二所得前驱体溶液依次滴加到搅拌的甲苯溶液中反应，得到高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点材料mn:cspb2(br/cl)5。

其中：

步骤二所述pbbr2、ch3(ch2)5nh3br、csbr的加入的物质的量的比为(2.8～3.2):(1.8～2.3):(0.8～1.2)。

步骤二所述材料ch3(ch2)5nh3br作为表面活性剂。

步骤二所述材料dmf作为溶剂。

步骤三所述的将步骤二所得前驱体溶液依次滴加到搅拌的甲苯溶液中反应过程，mn在常温下扩散进入到钙钛矿的晶格中。

步骤一所述的室温下搅拌，时间为1-3h。

步骤三所述将步骤二所得前驱体溶液依次滴加到搅拌的甲苯溶液中反应，时间为1.5-2.5小时。

有益效果：本发明的量子点材料荧光效率高、单色性好、双颜色发射峰、带边发光峰窄，峰位从512nm到450nm可调，反应条件温和无需高温加热、制备方法简单。通过调控mn的掺杂浓度，可以合成直接发射白光的钙钛矿量子点。制备方法所需设备简单、容易操作、原料供给方便、原料价格低廉，在一般的化学实验室均能完成，易于推广。用于组装白光led而不需要颜色转换器件，大大降低了白光器件的复杂程度，节约成本。

附图说明

图1为锰掺杂钙钛矿量子点材料的吸收光谱图；

图2为锰掺杂钙钛矿量子点材料的pl谱线，量子产率为40～60％。

图3为锰掺杂钙钛矿量子点材料的cie色坐标，(0.30，0.26)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

本实施例中所使用的己胺、hbr、pbbr2、mncl2·4h2o、csbr等原材料均为分析纯试剂，溶剂为二甲基甲酰胺，所用的玻璃仪器使用前用去离子水润洗三遍后真空干燥。

实施例1：制备白光mn:cspb2(br/cl)5量子点，包括如下步骤：

1)25ml甲醇、10ml己胺在冰水浴(0℃)中混合搅拌；逐滴加入10mlhbr；移除冰水浴，室温下搅拌2小时；去除溶剂(旋转蒸发70℃.)；乙醚清洗，在乙醚和乙醇混合液中再结晶，过滤；收集，干燥(真空，60℃，24小时)，制成ch3(ch2)5nh3br；储存在手套箱(h2o<0.1ppm,o2<0.1ppm)

2)将0.5mmolpbbr2、0.33mmol步骤1得到的ch3(ch2)5nh3br混合后溶于10mldmf中，2.5mmolmncl2·4h2o以及0.165mmolcsbr分别溶于5mldmf中并超声使之完全溶解，制成所需的前驱体溶液；

3)将步骤2所得前驱体溶液依次滴加到搅拌的100ml甲苯溶液中，反应1.5-2.5小时得到量子点材料。

实施例2：制备白光mn:cspb2(br/cl)5量子点，包括如下步骤：

1)25ml甲醇、10ml己胺在冰水浴(0℃)中混合搅拌；逐滴加入10mlhbr；移除冰水浴，室温下搅拌2小时；去除溶剂(旋转蒸发70℃.)；乙醚清洗，在乙醚和乙醇混合液中再结晶，过滤；收集，干燥(真空，60℃，24小时)，制成ch3(ch2)5nh3br；储存在手套箱(h2o<0.1ppm,o2<0.1ppm)

2)将0.53mmolpbbr2、0.32mmol步骤1得到的ch3(ch2)5nh3br混合后溶于6mldmf中，2.5mmolmncl2·4h2o以及0.1mmolcsbr分别溶于3mldmf中并超声使之完全溶解，制成所需的前驱体溶液；

3)将步骤2所得前驱体溶液依次滴加到搅拌的100ml甲苯溶液中，反应1.5-2.5小时得到量子点材料。

实施例3：制备白光mn:cspb2(br/cl)5量子点，包括如下步骤：

1)25ml甲醇、10ml己胺在冰水浴(0℃)中混合搅拌；逐滴加入10mlhbr；移除冰水浴，室温下搅拌2小时；去除溶剂(旋转蒸发70℃.)；乙醚清洗，在乙醚和乙醇混合液中再结晶，过滤；收集，干燥(真空，60℃，24小时)，制成ch3(ch2)5nh3br；储存在手套箱(h2o<0.1ppm,o2<0.1ppm)

2)将0.32mmolpbbr2、0.23mmol步骤1得到的ch3(ch2)5nh3br混合后溶于8mldmf中，2.5mmolmncl2·4h2o以及0.12mmolcsbr分别溶于4mldmf中并超声使之完全溶解，制成所需的前驱体溶液；

3)将步骤2所得前驱体溶液依次滴加到搅拌的100ml甲苯溶液中，反应1.5-2.5小时得到量子点材料。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种制备高亮度白光发射的锰掺杂钙钛矿量子点的方法，该量子点为Mn:CsPb2(Br/Cl)5。其制备方法包括如下步骤：(1)分别将PbBr2、CH3(CH2)5NH3Br、MnCl2·4H2O以及CsBr溶于N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)中制成反应物的前驱体溶液；(2)将前驱体溶液依次转移至搅拌的甲苯中，转换方式为以速率20～60滴/分钟进行滴加，形成量子点材料。本发明无需使用复杂的热力学过程控制诱导Mn的掺杂，反应条件温和，过程简单，操作方便，且前驱体溶液稳定性好，可重复多次使用，适用于工业推广。

技术研发人员：王春雷;吴浩;徐淑宏;崔一平
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2017.06.08
技术公布日：2017.09.22