一种铅碘钙钛矿量子点的合成方法与流程

本发明涉及量子点合成，尤其是涉及一种铅碘钙钛矿量子点的合成方法。

背景技术：

近年来，铅卤钙钛矿量子点受到人们的广泛关注，这归功于它们具有高的荧光量子效率、高的色纯度和可在整个可见光范围内调节的发光颜色。与传统的镉基硫族量子点对比，铅卤钙钛矿量子点还具有低的制备温度和高的缺陷容忍度。这些优良的特性使得铅卤钙钛矿量子点能够应用在很多领域，例如发光二极管、激光、光探测器和光催化等领域。然而，它们的实际应用极大地受限于差的化学和结构稳定性(acsenergylett.,2017,2(9),2071–2083)。特别是发红色荧光的铅碘钙钛矿量子点，除了对光、氧气、水和高温敏感外，光学活性的钙钛矿相仅能在室温下存在数周。近年来的研究表明，富含碘的合成环境有助于提高铅碘钙钛矿量子点的稳定性(chem.mater.,2017,29(12),5168–5173)，这来源于该环境下生成的富碘的表面结构能够诱导晶格应力，增加相转变的难度。而目前的合成方法由于高度依赖碘化铅为原料，反应体系中的碘离子/铅离子的比例仅仅为2，远低于标准化学计量比3。因此，为了进一步提高反应体系中的碘离子/铅离子的比例以获得更加稳定的铅碘钙钛矿量子点，有必要发展一种新的合成方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述背景技术提出的问题，提供一种能够获得稳定的铅碘钙钛矿量子点的合成方法。

本发明使用三甲基碘硅烷作为原料，其步骤如下：

1)将cs2co3、甲胺和乙酸甲脒中的至少一种、油酸和十八烯按照化学计量比混合后，通入氮气，升温，随后冷却至室温备用；

在步骤1)中，所述升温的温度可为80～120℃，升温的时间可为1h。

2)将pbo与油酸和十八烯按照化学计量比混合后，通入氮气，升温，直到pbo粉末溶解，冷却至室温备用；

在步骤2)中，所述升温的温度可为120℃。

3)将步骤1)和2)中得到的溶液预热后，分别与油胺和十八烯溶液混合，将混合溶液升温至50～300℃，再加入三甲基碘硅烷，反应后，用冰水浴冷却反应装置，所得溶液即为铅碘钙钛矿量子点。

在步骤3)中，所述预热的温度可为80℃。

所述cs2co3︰甲胺︰乙酸甲脒︰pbo︰油酸︰油胺︰三甲基碘硅烷的摩尔比为(0～1)︰(0～1)︰(0～1)︰1︰(1～10)︰(1～10)︰(2～10)。

本发明制备得到的铅碘钙钛矿量子点拥有高的荧光量子效率(90％以上)和稳定性。如此高性能和稳定的铅碘钙钛矿量子点有助于未来的显示和照明应用。另外，本发明的操作简单，原料易得，易于大规模推广应用。

本发明为将三甲基碘硅烷注射至含有cs2co3、甲胺和乙酸甲脒中的至少一种，pbo，油酸和油胺的十八烯中，合成的量子点具有接近100％的荧光量子产率，同时展现高的室温放置稳定性。由本发明可实现对铅碘钙钛矿量子点性能的进一步提升，有助于未来的显示和照明应用。

附图说明

图1为本发明实施例1中所得样品的荧光和紫外可见吸收光谱图。

图2为本发明实施例1中所得样品在不同放置天数时的xrd图。

图3为本发明实施例1所得样品的tem图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

对比例1

称取0.2035g碳酸铯，同0.625ml油酸和10ml十八烯加入100ml烧瓶内，通氮气，加热至120℃直至碳酸铯彻底溶解，随后冷却至室温备用。称取0.087g碘化铅，同0.5ml油酸、0.5ml油胺和5ml十八烯加入100ml烧瓶内，通氮气，加热至120℃直至碘化铅彻底溶解，随后升温至150℃，快速注入预先加热的油酸铯溶液0.4ml，5s后冰水浴冷却。该样品5天后荧光彻底消失。

实施例1

将cs2co3(分析纯)与油酸(分析纯)按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯(分析纯)，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中cs离子浓度为5.0mol/42.5ml。将pbo(分析纯)与油酸按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中pb离子的浓度为1.0mol/l。将上述两种溶液在80℃预热后，分别取0.4ml和0.5ml与0.4ml油胺和5ml十八烯混合，加热该混合物至150℃，随后快速注射0.2ml三甲基碘硅烷，反应5s后，用冰水浴冷却装置，所得溶液即为cspbi3钙钛矿量子点的粗产物。

利用荧光光谱和紫外可见吸收光谱仪对实施例1中得到的材料进行表征，结果如图1中所示。实施例1的xrd图如图2所示，从图中可以看出所得样品的xrd谱图与无机晶体结构数据库(icsd)中编号为161481的卡片吻合，证明其为立方相晶体结构，且能在43天内保持不变。实施例1的tem图如图3所示，从图中可以看出所得样品单颗粒尺寸为～11nm。

实施例2

将cs2co3(分析纯)与油酸(分析纯)按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯(分析纯)，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中cs离子浓度为5.0mol/42.5ml。将pbo(分析纯)与油酸按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中pb离子的浓度为1.0mol/l。将上述两种溶液在80℃预热后，分别取0.4ml和0.5ml与0.5ml油胺和5ml十八烯混合，加热该混合物至150℃，随后快速注射0.2ml三甲基碘硅烷，反应5s后，用冰水浴冷却装置，所得溶液即为cspbi3钙钛矿量子点的粗产物。

实施例3

将cs2co3(分析纯)与油酸(分析纯)按照化学计量比1︰2混合，随后加入5ml十八烯(分析纯)，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中cs离子浓度为5.0mol/42.5ml。将pbo(分析纯)与油酸按照化学计量比1︰2混合，随后加入5ml十八烯，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中pb离子的浓度为1.0mol/l。将上述两种溶液在80℃预热后，分别取0.4ml和0.5ml与0.4ml油胺和5ml十八烯混合，加热该混合物至150℃，随后快速注射0.2ml三甲基碘硅烷，反应5s后，用冰水浴冷却装置，所得溶液即为cspbi3钙钛矿量子点的粗产物。

实施例4

将乙酸甲脒(分析纯)与油酸(分析纯)按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯(分析纯)，通入氮气，加热混合物至80℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得的溶液中甲脒离子浓度为5.0mol/42.5ml。将pbo(分析纯)与油酸按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯，通入氮气，加热混合物至120℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中pb离子的浓度为1.0mol/l。将上述两种溶液在80℃预热后，分别取0.4ml和0.5ml与0.4ml油胺和5ml十八烯混合，加热该混合物至80℃，随后快速注射0.2ml三甲基碘硅烷，反应5s后，用冰水浴冷却装置，所得溶液即为甲脒铅碘钙钛矿量子点的粗产物。

实施例5

将浓度为30～33wt.％的甲胺与油酸(分析纯)按照化学计量比1︰3(甲胺︰油酸)混合，随后加入5ml十八烯(分析纯)，通入氮气，加热混合物至80℃，反应1h后冷却至室温。所得的溶液中甲胺阳离子浓度为5.0mol/42.5ml。将pbo(分析纯)与油酸按照化学计量比1︰3混合，随后加入5ml十八烯，通入氮气，加热混合物至80℃，至粉末彻底溶解后冷却至室温。所得溶液中pb离子的浓度为1.0mol/l。将上述两种溶液在80℃预热后，分别取0.4ml和0.5ml与0.4ml油胺与5ml十八烯混合，加热该混合物至80℃，随后快速注射0.2ml三甲基碘硅烷，反应5s后，用冰水浴冷却装置，所得溶液即为甲胺铅碘钙钛矿量子点的粗产物。