[发明专利]一种通过掺杂Ce4+

说明书

本发明提供了一种通过掺杂Ce⁴⁺离子调控CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌和光致发光的方法。本发明采用在制备过程中引入硝酸铈铵‑油酸溶液的方式，借助Ce⁴⁺离子掺杂阻碍了CsPbBr₃钙钛矿量子点的结晶过程，将CsPbBr₃量子点由正立方体形转换为球形，其光致发光由绿光变为蓝‑绿双色光；利用Ce⁴⁺和氨水之间的相互作用，采用氨水处理球形Ce⁴⁺掺杂CsPbBr₃量子点，使其形貌由球形进一步转化为长立方体形；借助于氨水浓度的不同，实现光致发光过程中对蓝‑绿双色光的强度调控。本发明所需原料廉价易得，合成装置简单，条件温和，操作安全简捷。

技术领域

本发明涉及一种通过掺杂Ce⁴⁺离子调控CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌和光致发光的方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

卤化铅钙钛矿量子点是一类新兴的半导体纳米材料，具有光致发光单色性好、波段可调和量子效率高等一系列优点，已在发光二极管、太阳能电池和光电探测器等领域展现出广阔应用前景。目前研究较多的是CsPbBr₃钙钛矿量子点，通常通过调整CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌的方式获得覆盖整个可见光光谱区域的多种单色光致发光辐射。

卤化铅钙钛矿量子点的尺寸形貌调控通常采用控制温度和改变表面配体的策略实现。例如：Yang等人详细研究了反应温度对CsPbBr₃量子点形状和尺寸的影响(参见：J.Am. Chem.Soc.2015,137,16008)；中国专利文件CN106905960A提供了一种通过改变热处理温度来改变全无机钙钛矿量子点的尺寸，从而调控其发光波长的方法；Pan等人研究了表面配体对CsPbBr₃量子点形貌的影响(参见：ACS Nano 2016,10,7943)。

目前，通过掺杂金属离子的形式来调控CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌和光致发光的报道较少。因此，开发一种通过掺杂金属离子来调控CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌和光致发光的方法是十分必要的，其具有很大的学术价值和应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过掺杂Ce⁴⁺离子调控CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌和光致发光的方法。本发明所需原料廉价易得，合成装置简单，条件温和，操作安全简捷。

本发明的技术方案如下：

一种通过掺杂Ce⁴⁺离子调控CsPbBr₃钙钛矿量子点尺寸形貌和光致发光的方法，包括步骤如下：

(1)在氮气氛围下，将碳酸铯、油酸、十八烯混合均匀并加热至140-160℃，搅拌使碳酸铯完全溶解，得到Cs-油酸盐溶液；

(2)在氮气氛围下，将溴化铅、十八烯、油胺、硝酸铈铵-油酸溶液混合均匀，加热至110-130℃，搅拌使溴化铅全溶；继续加热至140-160℃，迅速注入步骤(1)得到的Cs-油酸盐溶液，反应5-30秒，冷却到室温；将反应混合物离心、提纯，得到球形Ce⁴⁺掺杂CsPbBr₃量子点；

(3)将步骤(2)得到的球形Ce⁴⁺掺杂CsPbBr₃量子点以4-6mg/mL的浓度分散在正己烷中，向其中滴加氨水溶液并剧烈震荡25-35秒，将反应混合物离心、提纯，得到长立方体形Ce⁴⁺掺杂CsPbBr₃量子点。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的碳酸铯和油酸的摩尔比为1:3-3.5；所述的油酸和十八烯的体积比为1:10-20，进一步优选1:16。