[发明专利]一种稳定且高效发光的全无机氟化钙钛矿量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种稳定且高效发光的全无机氟化钙钛矿量子点及其制备方法和应用。以简单的高温热注入法制备所述全无机氟化钙钛矿量子点，所制备出的全无机氟化钙钛矿量子点具有良好的分散性、均一性和可重复性。由于氟离子对CsPbXsubgt;3/subgt;量子点的保护，所述全无机氟化钙钛矿量子点相较于纯CsPbXsubgt;3/subgt;量子点具有更强的荧光发射以及更佳的稳定性，所述全无机氟化钙钛矿量子点的荧光量子产率约100％，荧光寿命呈现单指数衰减，并且在一年以后仍然可以发射耀眼的荧光。该全无机氟化钙钛矿量子点可以用作稳定且高效的纳米发光材料，在光电和光伏器件等领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米光电材料技术领域，具体涉及一种稳定且高效发光的全无机氟化钙钛矿量子点及其制备方法和应用。

背景技术

人类对于化石能源的消耗不断增加，充分开发和利用可再生能源迫在眉睫。欧洲联合研究中心预测到2100年时，可再生能源在能源总需求中所占的比重将达到86％。其中，仅太阳能就占能源总需求的60％以上，因此太阳能的开发利用关乎未来的能源供应和人类的长远利益。太阳能电池利用光伏效应，可以将太阳辐射转化为电能。有机无机杂化钙钛矿已经在光伏器件上大获成功，而研究显示全无机三卤钙钛矿的稳定性明显优于有机无机杂化钙钛矿，有着重大的研究意义和很好的应用前景。全无机钙钛矿量子点具有较高的荧光量子产率、荧光波长可调且覆盖整个可见光波段、线宽窄和很好的电传输特性等优点，使得其在发光显示、光电转换与探测等领域具有很好的应用前景，例如太阳能电池、激光和发光二极管。

但是，目前钙钛矿量子点稳定性差，容易受到湿度、光照和温度等环境因素的影响，保存的环境条件较严苛，不利于推广。同时，由于钙钛矿量子点的内部及表面存在缺陷，导致其荧光量子产率降低且荧光寿命呈现多指数衰减。因此，需要制备出一种稳定且高效的全无机钙钛矿量子点以解决上述问题。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种稳定且高效发光的全无机氟化钙钛矿量子点及其制备方法和应用。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种全无机氟化钙钛矿量子点，所述钙钛矿量子点为CsPbX₃量子点，其中，X为卤素元素，选自Cl、Br和I中的一种、两种或三种；所述全无机氟化钙钛矿量子点内掺杂有氟元素，缩写为CsPbX₃:F。

根据本发明的实施方案，所述卤素元素与氟元素在所述全无机氟化钙钛矿量子点中为离子状态。

根据本发明的实施方案，所述全无机氟化钙钛矿量子点为CsPbCl₃:F、CsPbBr₃:F、CsPbI₃:F、CsPbCl_nBr_3-n(0＜n＜3):F或CsPbBr_nI_3-n(0＜n＜3):F；优选地，所述全无机氟化钙钛矿量子点为CsPbCl₃:F、CsPbBr₃:F或CsPbI₃:F；更优选地，所述全无机氟化钙钛矿量子点为CsPbI₃:F。

根据本发明的实施方案，所述全无机氟化钙钛矿量子点为立方相、四方相或正交相结构，优选为立方相或四方相结构，更优选为立方相结构。

根据本发明的实施方案，所述全无机氟化钙钛矿量子点的粒径为1-100nm，优选为5-40nm，更优选为8-16nm。

根据本发明的实施方案，所述全无机氟化钙钛矿量子点中，X与F的摩尔比为(0-1):(0-1)，此范围不包括0，优选为(0.9-1):(0.2-0.6)，示例性为0.9:0.2、0.9:0.3、0.9:0.4、0.9:0.5、0.9:0.6、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、0.95:0.3。