[发明专利]一种锰掺杂钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体涉及一种二价锰离子掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料及其制备方法，所述复合材料应用于白光LED等领域。

背景技术

在最近几年的研究中，全无机钙钛矿型量子点材料(CsPbX₃,X＝Cl,Br,I)由于具有很窄的发射峰宽和很高的量子产率，溶液中稳定性好，同时发光可以通过卤素成分和颗粒尺寸两个因素在整个可见光范围内可调引起了广泛关注。这些诸多的优势使得钙钛矿量子点在光电领域尤其是白光LED方面的应用成为了研究焦点。而纯量子点材料对温度湿度等因素较为敏感，尤其是卤素中含有碘离子的橙红光量子点稳定性较差，一定程度上限制了其在白光LED等领域的进一步应用。

另外，钙钛矿量子点中的铅元素作为重金属具有一定的毒性，对人体和环境有害，阻碍了其更广范围的生产和应用，因此通过在钙钛矿量子点中掺杂其他离子取代铅也成为最新的研究方向。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，也为了使钙钛矿型量子点材料具有更好的发光稳定性，本发明的首要目的在于提供一种锰掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料的制备方法。本发明采用原位合成的方法，先对分子筛进行Cs⁺-Na⁺离子交换，得到Cs⁺离子交换的分子筛；然后按照一定的比例，加入卤化铅PbX₂(X＝Cl,Br)和卤化锰MnX₂(X＝Cl,Br)溶液，与含有Cs⁺的分子筛进行反应，得到锰离子掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料，并通过改变引入铅离子与锰离子的比例以及两种卤素离子比例可以实现发光峰位在橙红光区域内的调制。本发明将二价锰离子掺杂的钙钛矿量子点材料与分子筛复合，降低了钙钛矿量子点材料中毒性铅离子的比例，且通过量子点与锰离子间的能量传递使得复合材料具有蓝紫光与红光两个发射峰，发射峰位和相对强度可调，且分子筛作为基体材料使复合发光材料在外界环境以微米级粉末状态稳定存在。

本发明另一目的在于提供由上述制备方法得到的锰掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料。

本发明再一目的在于提供上述锰掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料的应用。所述发光材料应用于照明显示尤其是白光LED等领域。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种锰掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)离子交换分子筛：将分子筛与卤化铯溶液进行搅拌，离心，洗涤，烘干，得到Cs⁺交换的分子筛；

(2)卤化铅溶液的制备：采用十八烯(ODE)、油酸(OA)和油胺(OAm)将卤化铅制成卤化铅溶液；

(3)卤化锰溶液的制备：采用十八烯(ODE)、油酸(OA)和油胺(OAm)将卤化锰制成卤化锰溶液；

(4)复合发光材料的制备：在惰性气体和搅拌的条件下，在十八烯中，将步骤(2)的卤化铅溶液、步骤(3)的卤化锰溶液与步骤(1)的Cs⁺交换的分子筛进行反应，反应的温度为130～200℃，反应完后冷却，洗涤，烘干，得到锰掺杂的钙钛矿量子点与分子筛复合发光材料。

步骤(4)中所述反应的具体步骤为：在惰性气体和搅拌的条件下，将卤化铅溶液加入Cs⁺交换的分子筛和十八烯的混合物中于130～200℃反应，随后加入卤化锰溶液继续反应。所述反应时间为5～30min；所述继续反应的时间为5～30min。

步骤(4)中所述惰性气体为N₂，所述冷却是指冰水浴冷却至室温。

步骤(1)中所述分子筛为Y型分子筛，A型分子筛和X型分子筛中的一种以上，优选为Y型分子筛。

步骤(1)中所述卤化铯溶液中的卤化铯为CsX中一种以上，其中X＝Cl或Br。

步骤(1)中所述卤化铯溶液中Cs⁺的浓度为0.1～1mol/L；所述分子筛与卤化铯用量比为1g：(0.001～0.01)mol。

步骤(1)中所述搅拌的时间为8～36h，搅拌的温度为25～80℃，搅拌的转速为300～600r/min；所述离心的转速为3000～6000r/min，时间为3～10min；所述洗涤是指采用蒸馏水洗涤1～3次；所述烘干的温度为60～120℃，时间为5～24小时。

步骤(2)中所述卤化铅为PbCl₂和PbBr₂中的一种以上。