[发明专利]一种四价锰掺杂CsPbCl3量子点的合成方法

说明书

本发明公开了一种四价锰离子掺杂CsPbCl₃量子点的合成方法。本发明的特点是：采用MnO₂作为锰源，得到一种四价锰离子掺杂的CsPbCl₃的量子点。其制备方法是：先制备油酸铯源前驱体；再制备四价锰前驱体，再将铯源前驱体注射到四价锰前驱体中得到四价Mn掺杂CsPbCl₃的量子点。本发明克服了Mn掺杂CsPbCl₃量子点制备工艺苛刻、重复性较差、荧光量子产率较低、光学稳定性较差等缺点。具体优点是：只需掺入少量的四价Mn便可得到发光性质优异的Mn掺杂CsPbCl₃量子点，并且操作简单，原料便宜，重复性更强，荧光量子产率较高、光学稳定性好，适合大规模批量生产。

技术领域

本发明涉及光电显示照明用纳米材料技术领域，具体涉及一种四价锰掺杂CsPbCl₃量子点的合成方法。

背景技术

量子点是一种具有优异发光性质的半导体纳米晶体，其发射光谱可随其尺寸的改变而变化，发光范围覆盖整个可见光领域。由于其很好的光学性质使得在光电器件、太阳能电池、生物标记等领域都有很多的应用。量子点的种类繁多，近年来由于钙钛矿太阳能电池的研究火热使得钙钛矿量子点也得到的迅速发展。CsPbCl₃在钙钛矿量子点里产率最低，因而许多研究者们选择对其进行掺杂提高其光学性质，掺杂后的量子点与本征量子点最大的不同是拥有比后者更大的Stokes Shift，可避免自吸收问题。目前，用Mn对CsPbCl₃量子点进行掺杂的研究较多，而选择的Mn源多为MnCl₂、Mn(Ac)₂等含二价锰的物质。尽管这些物质可以对CsPbCl₃量子点进行一定量的掺杂，但是制备工艺苛刻，重复性较差，荧光量子产率较低，很难做到大规模生产。

发明内容

本发明提出了一种新的制备Mn掺杂CsPbCl₃量子点的方法，与传统使用MnCl₂，Mn(Ac)₂等二价锰盐作为Mn源相比，该方法使用四价的MnO₂氧化物作为锰源，然后用PbO作为铅源，两种氧化物同时与NH₄Cl一起反应使得合成的Mn:CsPbCl₃量子点的荧光量子产率更高，所需更少的Mn便可得到发光性能优异的四价Mn掺杂CsPbCl₃量子点，大大节约了原料，符合绿色环保要求。而在稳定性方面不仅得到提升，而且重复性更强，操作简便，所需原料比例灵活可控。

所述的量子点的热稳定性与量子点内激子和晶格声子耦合程度相关，而在四价锰掺杂的量子点内，激子没有与晶格声子发生强烈的耦合，因此受到的温度影响较小，拥有良好的热稳定性。

所述的四价Mn掺杂CsPbCl₃量子点存在一个宽发射，这是因为除主体的激子发射外，内部的Mn在592nm会有配体转变。Mn相关发射是发生了CsPbCl₃主体到掺杂锰离子的激子能量转移。

所述的四价锰掺杂CsPbCl₃量子点的合成方法步骤如下：

a)、制备油酸铯前驱体1

将0.0805～0.0825g的CsCO₃、4～5mL的十八烯(ODE)、0.25～0.3mL的油酸(OA)依次加入到三口烧瓶中，在120℃下真空抽气一小时，然后通氮气，再加热到150℃直到形成无色溶液，即为油酸铯前驱体1。

b)、按Pb:Mn:Cl＝1：0.5～10：4～22比例制备铅锰前驱体2