一种复合改性卤素钙钛矿量子点及其制备方法与流程

本发明涉及纳米材料，具体涉及一种复合改性卤素钙钛矿量子点及其制备方法。

背景技术：

1、卤素钙钛矿量子点以其超高的光致发光量子产率、灵活可调的发射波长以及窄带发射特性而受到广泛关注，这些特性促进了其在发光二极管、激光器、太阳能电池、光电探测器和可见光通信等多个领域的应用。然而，卤素钙钛矿量子点面临的主要挑战是其在环境条件下的化学稳定性较差。这主要是因为其能带位置较低，使其对水、光照和温度极为敏感。此外，其高度的离子键性导致了离子交换反应和分解的易发性。这些问题严重限制了卤素钙钛矿量子点的实际应用潜力，成为了当前研究中亟需解决的关键问题。

2、卤素钙钛矿量子点的合成主要通过高温热注入法和室温过饱和再结晶法；其中，高温热注入法是将前驱体溶液在高温下迅速注入到热溶剂中，从而促使钙钛矿晶体的快速形成，可以在很短的时间内获得尺寸和形状均一的钙钛矿量子点。但高温热注入法对实验条件要求较高、对操作者的具有一定的安全风险，不适用于工业大规模生产。室温过饱和再结晶法是在室温条件下通过过饱和溶液诱导晶体生长的方法，避免了高温加热的安全风险，但合成因素的微小变化都可能影响晶体的质量和均一性，批量生产过程中，很难保证每一批次的晶体都具有相同的尺寸和形态，因此急需探索出一种高稳定性的复合改性卤素钙钛矿量子点的制备方法。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种复合改性卤素钙钛矿量子点及其制备方法，利用席夫碱基金属有机框架作为载体，在载体内部原位生成卤素钙钛矿量子点，进一步通过aptes水解加固，显著提高卤素钙钛矿量子点的稳定性，并保持了优良的光电性能。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种复合改性卤素钙钛矿量子点，所述复合改性卤素钙钛矿量子点包括以下原料：席夫碱基mofs、卤化铅、卤化铯、良性溶剂、油酸、aptes、重结晶溶剂。

3、优选地，所述席夫碱基mofs的制备方法，包括以下步骤：

4、① 称取1 mol 2-氨基对苯二甲酸加入50 ml乙醇中，继续加入1 mol 水杨醛，80℃加热回流12 h，冷却至室温后抽滤，用乙醇洗涤三次滤饼后将其置于真空干燥箱中，60℃真空干燥12 h，得到席夫碱配体，反应方程式如图1所示；

5、② 称取10 mmol步骤①所制的席夫碱配体、10 mmol的金属盐及20~30 mmol调节剂加入80 ml dmf中，混合均匀，得到前驱体溶液；

6、③ 将步骤②所制的前驱体溶液置于具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入烘箱中120℃加热12 h，冷却至室温后，用dmf和乙醇交替洗涤三次，置于真空干燥箱中60℃真空干燥12 h，得到席夫碱基mofs。

7、优选地，所述步骤②中金属盐为氯化锆、氯氧化锆、氯化铁、硝酸铁、氯化铕、硝酸铕、氯化铽、硝酸铽中的任何一种。

8、优选地，所述步骤②中调节剂为苯甲酸、甲酸、乙酸中的任何一种。

9、优选地，所述卤化铅为氯化铅、溴化铅中的任何一种。

10、优选地，所述卤化铯为氯化铯、溴化铯中的任何一种。

11、优选地，所述良性溶剂为dmf、dmso中的任何一种。

12、优选地，所述重结晶溶剂为甲苯、二氯甲烷中的任何一种。

13、本发明还提出一种复合改性卤素钙钛矿量子点的制备方法，具体包括以下步骤：

14、s1、称取50 mg席夫碱基mofs，2 mmol卤化铅加入40 ml 良性溶剂中，400 rpm搅拌4 h，继续加入2 mmol卤化铯、2~3 ml油酸、0.3~0.5 ml aptes，继续搅拌15 min，得到前驱体溶液；

15、s2、在空气氛围下，将步骤s1所制备的前驱体溶液快速加入50~100 ml重结晶溶剂中，800~1000 rpm快速搅拌30 min，使aptes水解完全，利用正己烷和二氯甲烷交替洗涤沉淀三次，将沉淀放入真空干燥箱中40℃干燥24 h，得到复合改性卤素钙钛矿量子点。

16、本发明取得的有益效果如下：

17、本发明通过席夫碱基金属有机框架作为载体合成复合改性卤素钙钛矿量子点，显著提高了量子点的化学稳定性。其中，席夫碱具有强大的金属离子配位能力，能够有效固定铅离子，减少其受到环境因素的破坏，同时，在mofs的结构化环境中合成钙钛矿量子点有助于控制量子点的尺寸分布和均一性，从而提供更窄的带宽发射和更高的光致发光量子产率；并且添加的aptes通过其水解产物形成的硅烷基团能在量子点表面形成一层保护膜，这层保护膜不仅能有效防止外界水分和氧气对量子点的侵蚀，在提高化学稳定性的同时保持了优良的光电性能。该合成方法避开了高温条件，不仅降低了生产成本和安全风险，而且有望通过室温下的搅拌合成实现量子点的批量生产，为稳定性和光电效率均有所提升的钙钛矿量子点的工业化生产提供了可能性。

技术特征：

1.一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述复合改性卤素钙钛矿量子点包括以下原料：席夫碱基mofs、卤化铅、卤化铯、良性溶剂、油酸、aptes、重结晶溶剂；

2.根据权利要求1所述的一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述步骤②中金属盐为氯化锆、氯氧化锆、氯化铁、硝酸铁、氯化铕、硝酸铕、氯化铽、硝酸铽中的任何一种。

3.根据权利要求2所述的一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述步骤②中调节剂为苯甲酸、甲酸、乙酸中的任何一种。

4.根据权利要求3所述的一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述卤化铅为氯化铅、溴化铅中的任何一种。

5.根据权利要求4所述的一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述卤化铯为氯化铯、溴化铯中的任何一种。

6.根据权利要求5所述的一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述良性溶剂为dmf、dmso中的任何一种。

7.根据权利要求6所述的一种复合改性卤素钙钛矿量子点，其特征在于，所述重结晶溶剂为甲苯、二氯甲烷中的任何一种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的复合改性卤素钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明涉及纳米材料技术领域，具体是提供了一种复合改性卤素钙钛矿量子点及其制备方法，所述复合改性卤素钙钛矿量子点包括以下原料：席夫碱基MOFs、卤化铅、卤化铯、良性溶剂、油酸、APTES、重结晶溶剂。利用席夫碱基金属有机框架作为载体，在其内部原位生成卤素钙钛矿量子点，进一步通过APTES水解加固，显著提高卤素钙钛矿量子点的稳定性，并保持了优良的光电性能。技术研发人员：张晓军,莫云龙,莫婉丽受保护的技术使用者：深圳蓝戈海鲸技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20