[发明专利]纳米Ag增强的CsPbBr3

说明书

一种纳米Ag增强的CsPbBr₃量子点玻璃及其制备方法。该方法是通过Ag⁺‑Na⁺离子交换法和热处理工艺形成Ag纳米颗粒，通过Ag形成的等离子体增强了CsPbBr₃量子点玻璃的光致发光和闪烁发光强度。本发明纳米Ag增强的CsPbBr₃量子点玻璃的具体摩尔百分比为：8～23mol％的P₂O₅，2～11mol％的Na₂O，0～10mol％的K₂O，7～16mol％的ZnO，5～12mol％的Al₂O₃，35～65mol％的B₂O₃，3～14mol％的Cs₂O，1～8mol％的PbBr₂，1～10mol％的NaBr。本发明玻璃具有光致发光强度高、闪烁发光强度高和稳定性好的特点。

技术领域

本发明涉及白光发光二极管用荧光玻璃和新型闪烁玻璃技术领域，特别是一种纳米Ag增强的CsPbBr₃量子点玻璃及其制备方法。

背景技术

无机卤化铅铯CsPbX₃(X＝Cl、Br、I)钙钛矿量子点由于其优异的光学性能，例如带隙可控的宽波长调节性、发射带的半峰全宽窄以及高的光致发光量子效率而受到了极大的关注，这表明其在白光发光二极管(LED)领域有着巨大的潜在应用。近来，卤化铅铯钙钛矿已成为应用于超灵敏X射线探测器和低剂量X射线照相的新型闪烁材料。当将它们缩小到量子点的尺寸范围时，由于激子限制效应，已经实现了与商业化单晶(例如LuAG：Ce)相当的出色闪烁性能。只需调整阴离子成分，即可获得传统闪烁晶体无法想象的引人入胜的颜色可调的闪烁发光。因此，CsPbX₃钙钛矿量子点有望应用于医学诊断、安全检查、基础科学研究和辐射剂量测定等领域。然而，尽管钙钛矿量子点具有卓越的光致发光和闪烁发光性能，但是稳定性差，限制了它们的实际应用。研究报道，无机CsPbX₃钙钛矿量子点可以通过熔融淬火法在不同的氧化物玻璃体系中沉淀，例如硼硅酸盐、锗硼酸盐、磷硼酸盐、磷硅酸盐和碲硼酸盐玻璃。由于氧化物玻璃基质可以有效地防止金属卤化物量子点的降解，因此这些嵌入玻璃的量子点的稳定性显著地提高且它们在玻璃内部仍显示出良好的光学性能。但是，在上述玻璃中量子点玻璃还存在闪烁效率普遍都低的问题。

此外，一些材料的光致发光可以通过加入的贵金属纳米颗粒引起的局部表面等离子体效应来增强，由此，我们也试图通过在含有钙钛矿纳米颗粒的微晶玻璃中适当引入等离子体纳米结构，来改善其中钙钛矿纳米颗粒的的发光和闪烁效率。贵金属纳米颗粒不会产生强烈的荧光发射，但它们可以与特定波长的光发生强烈的相互作用。由外部电磁场的周期性变化引起的自由电子的集体振荡，极大地增强了纳米颗粒对特定波长范围内的电磁波的吸收和散射，同时也大大地增强了附近的局部电磁场。在某些情况下，Ag纳米颗粒等离子体共振的近场增强作用可以极大地提高样品的荧光发射强度。银纳米颗粒可以通过不同的方式引入到玻璃基质中，相比于其它方式，离子交换法具有成本低、可大规模生产、颗粒分布均匀以及可提高掺杂量等优点，因此本发明通过对CsPbBr₃量子点玻璃进行Ag⁺-Na⁺离子交换和热处理形成Ag纳米颗粒，从而显著地增强该玻璃的光致发光和闪烁发光且具备优越的稳定性，尤其是闪烁发光，这表明通过离子交换法引入Ag的CsPbBr₃量子点玻璃在新型闪烁材料领域具有巨大的商业应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米Ag增强的CsPbBr₃量子点玻璃及其制备方法，该玻璃具有光致发光强度高、闪烁发光强度高和稳定性好的特点。

本发明采用的技术方案为：

一种纳米Ag增强的CsPbBr₃量子点微晶玻璃，该玻璃的组成摩尔百分比如下：