[发明专利]合成二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点的方法及其合成的量子点的应用

说明书

本发明涉及一种合成二氧化硅包覆有机‑无机钙钛矿结构量子点的方法及其合成的量子点的应用，属于纳米材料科学领域。该方法包括以下步骤：以卤化甲铵和卤化铅为原料，以油酸和含氨基的硅烷偶联剂为配体，在室温下通过溶液法一步合成稳定、高效、可溶液加工的二氧化硅包覆有机‑无机钙钛矿结构量子点。本发明方法通过二氧化硅包覆大大增加了量子点稳定性的同时，保证了量子点的高荧光量子效率，最高可达95％。同时该方法制备出的量子点可分散在甲苯等溶剂中形成稳定的溶液。将量子点溶液与聚苯乙烯的甲苯溶液混合可用于暖白光发光二极管制备，所制备的白光发光二极管色坐标(0.38,0.43)，色温4500K，可应用于信息存储、信息加密、防伪、照明显示等多种领域。

技术领域

本发明属于纳米材料科学领域，具体涉及一种采用改良的室温一步法合成二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点的方法及其合成的量子点的应用。

背景技术

近三十年来胶体半导体量子点因其独特的光电性能被广泛应用于生物成像、光催化、太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域。但常用的镉基量子点因其高毒性和复杂的合成工艺使其应用受限。近年来，一种新型的钙钛矿结构量子点以高量子效率、发射光谱较窄、发射波长随组分变化连续可调、合成工艺简单等优点受到人们的关注。目前，钙钛矿量子点在照明和显示等领域有广泛的应用前景。

但钙钛矿量子点在稳定性方面存在严重的问题，其对水氧敏感的特性导致其在空气中的稳定性很差；另外，在钙钛矿量子点溶液中存在明显的阴离子交换过程，即多种不同阴离子的钙钛矿溶液混合时仅表现出一个发射峰。这些问题使钙钛矿在显示等方面应用受到限制。对于量子点，包覆二氧化硅层是一种常用增强稳定性的方法，但常用的硅前驱体需要水解形成二氧化硅壳层，但溶液中大量水的存在会破坏钙钛矿量子点。

目前已有很多包覆二氧化硅的尝试，如通过四甲氧基硅烷后处理进行包覆，但此方法通常会获得粒径数百纳米的颗粒；如通过模板法在介孔二氧化硅中生长钙钛矿量子点，从而提高稳定性并获得特定结构的量子点，但此方法获得的颗粒通常较大，并且无法分散到溶液中，溶液加工性能差；如通过加入含硅的配体获得量子点，但此方法一般得到的均是量子点固体粉末，溶液加工性能差。同时含硅配体在前驱体溶液中易水解导致发光效率严重下降。

现有技术还没有获得高效、稳定、可溶液加工的二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿量子点的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用改良的室温一步法合成二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点的方法及其合成的量子点的应用，合成的二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿量子点具有高效、稳定、可溶液加工的特点。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种合成二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点的方法，包括以下步骤：

以卤化甲铵(CH₃NH₃X₃,X＝Br,I中的一种或者二种)和卤化铅为原料，以油酸和含氨基的硅烷偶联剂为配体，在室温下通过溶液法一步合成稳定、高效、可溶液加工的二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点。

优选的是，所述的卤化甲铵是溴化甲铵或碘化甲铵。

优选的是，所述的卤化铅是溴化铅或碘化铅。

优选的是，所述的含氨基的硅烷偶联剂是3-氨丙基三乙氧基硅烷。

优选的是：所述合成二氧化硅包覆有机-无机钙钛矿结构量子点的方法的一种具体制备方法如下：

步骤1、将卤化甲铵和卤化铅溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一溶液；

步骤2、将油酸和含氨基的硅烷偶联剂溶解在甲苯中，得到第二溶液；

步骤3、将第一溶液与第二溶液混合，随后在搅拌下迅速注入甲苯中；