钙钛矿量子点研究进展复习过程
提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2021年第40卷第1期提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展吕斌1，2，郭旭1，2，高党鸽1，2，马建中1，2，麻冬3（1陕西科技大学轻工科学与工程学院，陕西西安710021；2轻化工程国家级实验教学示范中心，陕西西安710021；3陕西燃气集团富平能源科技有限公司，陕西渭南711700）摘要：钙钛矿量子点具有发光谱带较窄、发光可调、量子效率高等优异的光学性能，在发光二极管、激光发射器等领域广受关注。
但是钙钛矿量子点由于强离子性、高表面能及表面配体易迁移等特性而对环境高度敏感，使其在实际应用中受到限制。
本文简要介绍了钙钛矿量子点结构和不稳定的原因，综述了近年来提高钙钛矿量子点稳定性的主要方法，重点从离子掺杂、表面钝化、表面包覆及多重保护4个方面展开论述。
最后从绿色环保的角度出发，对高稳定生物质基钙钛矿量子点材料的制备进行了展望，提出使用具有特定结构的生物质材料及其衍生材料取代传统石油基试剂作为配体、溶剂或吸附重金属离子的外壳材料，可加速钙钛矿量子点朝着绿色低毒的方向发展。
关键词：钙钛矿；量子点；稳定性；生物质中图分类号：TN304文献标志码：A文章编号：1000-6613（2021）01-0247-12Research progress on the improvement of the stability of perovskitequantum dotsLYU Bin 1，2，GUO Xu 1，2，GAO Dangge 1，2，MA Jianzhong 1，2，MA Dong 3(1College of Bioresources Chemistry and Materials Engineering,Shaanxi University of Science &Technology,Xi ’an 710021,Shaanxi,China;2National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education,Shaanxi University of Science &Technology,Xi ’an 710021,Shaanxi,China;3Shaanxi Gas Group Fuping EnergyTechnology Corporation Limited,Weinan 711700,Shaanxi,China)Abstract:Perovskite quantum dots have attracted much attention in light-emitting diodes,laser emitters,and other fields due to their narrow optical emission bands,adjustable light emission,and high quantum yield,etc .However,perovskite quantum dots are highly sensitive to the environment due to their strong ionicity,high surface energy,and easy migration of surface ligands,therefore,they are limited in practical applications.This article introduces the reasons of the structure and instability of perovskite quantum dots and summarizes the main methods to improve the stability of perovskite quantum dots in recent years from four aspects:ion doping,surface passivation,surface coating,and multiple protection.Finally,from the perspective of green environmental protection,the prospect of the preparation of highly stable biomass-based perovskite quantum dots are put forward.It proposed to use biomass materials with specific综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0432收稿日期：2020-03-23；修改稿日期：2020-07-25。
钙钛矿量子点研究进展资料
③ 无机钙钛矿是一种具有高产 率、高单分散性、宽发射谱 范围、发射光谱可调、短荧 光寿命、低制备成本等优点 的纳米材料。
在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
合成方法
热注入法
过饱和结晶
2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109
➢ 由于发光特性依赖量子点尺寸， 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成的重 复性并不高，很难获得具有相同 尺寸分布。
➢ 发光位置会随着温度的改变而改 变。
➢ 硒化镉等具有很强刺激性。接触 可引起恶心、头痛和呕吐。
传统量子点
CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点 克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的 上述缺陷。
① CsPbX3量子点的量子限域效 应相对较弱，尺寸的不均一 性和表面陷阱状态不会对其 发光性质有较大的影响，因 此 CsPbX3量子点不需要包壳 便可获得超过 90%的量子产 率。
首次提出利用过饱和结晶的方法 获得了高质量的CsPbX3量子点并研 究了其在WLED上的应用。
微波法
DOI:10.1039/c7cc0486a
离子交换法
Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –1904
CsPbBr3 + 3I-
= CsPbI3+3Br-
改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究 汇报人：陈小鹏
目录
背景&意义 合成方法 改进方法 难题&应用
全固态钙钛矿量子点及发光母粒
全固态钙钛矿量子点及发光母粒1. 简介全固态钙钛矿量子点是一种新型的半导体材料，具有优异的光电特性和发光性能。
由于其在光电器件、显示器件和生物医学领域的潜在应用，引起了广泛的研究兴趣。
全固态钙钛矿量子点及其发光母粒的研究不仅对于材料科学和光电器件领域具有重要意义，而且对推动新型材料在实际应用中的发展也具有深远的意义。
本文将对全固态钙钛矿量子点及发光母粒的研究现状、性能特点和应用前景进行综述。
2. 全固态钙钛矿量子点的合成方法目前，全固态钙钛矿量子点的合成方法主要包括溶液法、热分解法、离子交换法等。
溶液法是最常用的合成方法，通常通过钙钛矿晶种的溶解再结晶来实现对量子点的合成。
热分解法利用高温热解或溶胶-凝胶法将前驱体转化为全固态钙钛矿量子点。
离子交换法则是利用溶液中存在的钙离子与其他阳离子进行交换，合成全固态钙钛矿量子点。
这些方法各有优缺点，需要根据具体需求选择合适的合成方法。
3. 全固态钙钛矿量子点的性能特点全固态钙钛矿量子点具有优异的光致发光特性和较高的荧光量子产率，其发光波长可通过改变结构和成分调控，具有较宽的调制范围。
全固态钙钛矿量子点还具有窄的发光带宽、长的荧光寿命和优异的光稳定性。
这些性能特点使得全固态钙钛矿量子点在显示器件、白光LED等光电器件中具有巨大的应用潜力。
4. 全固态钙钛矿量子点的应用前景全固态钙钛矿量子点的应用前景非常广阔，主要包括显示器件、照明器件、生物成像和生物标记、传感器等领域。
在显示器件中，全固态钙钛矿量子点可应用于LED、QLED、LCD等各种显示技术中，具有较高的亮度和色彩饱和度。
在照明器件中，全固态钙钛矿量子点可以作为优质的发光材料，应用于室内照明、车灯等领域。
在生物医学领域，全固态钙钛矿量子点可作为生物成像探针，用于细胞成像、肿瘤治疗等领域。
在传感器领域，全固态钙钛矿量子点可以应用于化学传感、生物传感等领域，具有较高的灵敏度和选择性。
5. 结语全固态钙钛矿量子点及发光母粒作为一种新型的半导体材料，具有独特的光电特性和发光性能，引起了广泛的研究兴趣和应用价值。
室温合成稳定的钙钛矿量子点
室温合成稳定的钙钛矿量子点1. 简介钙钛矿量子点是一种具有优异光电性能的纳米材料，具有广泛的应用前景。
然而，传统的制备方法往往需要高温和复杂的合成工艺，限制了其在实际应用中的推广。
本文将介绍一种在室温下合成稳定的钙钛矿量子点的方法，并探讨其在光电器件中的应用。
2. 室温合成稳定的钙钛矿量子点的方法2.1. 原理钙钛矿量子点是由钙钛矿晶体结构组成的纳米颗粒，其结构具有良好的光电性能。
室温合成稳定的钙钛矿量子点的方法基于溶剂热法，通过控制反应条件和添加适当的表面修饰剂，实现在室温下制备稳定的钙钛矿量子点。
2.2. 实验步骤1.准备所需的原料和试剂：钙钛矿前体溶液、表面修饰剂、溶剂等。
2.将钙钛矿前体溶液和表面修饰剂按照一定比例混合，并加入适量的溶剂。
3.在室温下搅拌反应混合物，保持一定的反应时间。
4.过滤得到沉淀，用溶剂洗涤沉淀，去除杂质。
5.将洗涤后的沉淀分散在适当的溶剂中，得到稳定的钙钛矿量子点溶液。
2.3. 优势和挑战室温合成稳定的钙钛矿量子点的方法相比传统的高温合成方法具有以下优势：•低成本：室温下合成不需要高温设备，减少了成本投入。
•简化工艺：无需复杂的合成工艺，降低了制备过程的复杂性。
•能耗低：室温下合成消耗的能量较低，符合节能环保的要求。
然而，室温合成稳定的钙钛矿量子点也面临一些挑战：•制备稳定性：室温合成的钙钛矿量子点容易受到环境条件的影响，制备后的稳定性有待提高。
•光电性能：与高温合成的钙钛矿量子点相比，室温合成的钙钛矿量子点的光电性能可能有所降低。
3. 钙钛矿量子点的应用钙钛矿量子点由于其卓越的光电性能，在光电器件中有着广泛的应用前景。
3.1. 光电转换器件钙钛矿量子点可以作为光电转换器件中的活性层材料，用于制备高效的太阳能电池。
通过调控钙钛矿量子点的组分和结构，可以实现更高的光电转换效率和稳定性。
3.2. 发光器件钙钛矿量子点具有较窄的发光带宽和较高的量子产率，可用于制备高色彩纯度和高亮度的发光器件，如LED和荧光显示器。
钙钛矿量子点的光吸收系数_和稀土离子_概述说明
钙钛矿量子点的光吸收系数和稀土离子概述说明1. 引言1.1 概述随着纳米科技的不断发展，钙钛矿量子点作为一种新兴的材料在光学应用中引起了广泛关注。
钙钛矿量子点具有优异的光学性质和电子特性，被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、激光器等领域。
其独特的量子效应使得它在吸收、发射和转换光能方面具有突出优势。
1.2 文章结构本文将首先介绍钙钛矿量子点的光吸收系数及其相关定义和原理，然后探讨影响钙钛矿量子点光吸收系数的因素，并详细介绍测量方法和技术。
接下来，我们将对稀土离子进行概述，并阐述其在光学中的作用机制。
同时研究了稀土离子与钙钛矿量子点之间的相互作用进展情况。
随后，我们将给出实验结果及讨论，包括对钙钛矿量子点光吸收系数以及稀土离子对其的影响进行详细分析。
最后，我们将总结并展望未来的研究方向和建议。
1.3 目的本文旨在全面了解钙钛矿量子点的光吸收系数及其与稀土离子之间的相互作用。
通过对相关概念、原理、实验结果和讨论的详细阐述，期望能够为进一步研究和应用钙钛矿量子点提供参考和指导。
此外，通过对稀土离子在光学中的作用机制以及其与钙钛矿量子点的相互作用研究进展的深入探讨，可以拓宽我们对这一领域的认识，并为开展更多基于稀土离子-量子点体系的应用研究提供理论依据。
2. 钙钛矿量子点的光吸收系数2.1 定义和原理钙钛矿量子点是一种具有特殊光学性质的纳米材料，其光吸收系数用于描述其对入射光的吸收能力。
光吸收系数可以表示为α，其定义为单位长度内材料吸收的光强占入射光强的比例。
在钙钛矿量子点中，电子在晶格结构中发生转移，并进入导带或价带。
当入射光与量子点相互作用时，电子会从价带跃迁至导带，产生吸收现象。
该过程中电子的能级差被转化为激发态和基态之间的能量差。
2.2 影响因素钙钛矿量子点的光吸收系数受到多个因素的影响。
首先，量子点本身的结构、组分和大小会影响其电子能级结构和波函数重叠程度，从而影响到其光吸收性能。
此外，外界环境条件如温度、压力等也会对光吸收系数产生影响。
钙钛矿量子点研究进展
钙钛矿量子点研究进展钙钛矿量子点是一类具有广泛应用前景的新型纳米材料，其具有优异的光学、电学和磁学性能，因此在光电子器件、光催化、生物成像、光传感等领域具有广泛的应用潜力。
近年来，针对钙钛矿量子点的研究取得了诸多重要进展。
首先，钙钛矿量子点的合成方法得到了显著改进。
传统的合成方法多采用热分解法或溶剂热法，但由于条件较为复杂，产率低且很难控制尺寸和形状。
近年来，研究人员发展了许多新的合成方法，如离子交换法、表面修饰法、离子液体法等。
这些新的合成方法不仅能够合成高质量的钙钛矿量子点，还能够精确调控其尺寸、形状和表面性质，为其在应用中提供了更多的可能性。
其次，钙钛矿量子点在光电子器件领域的应用突破了传统材料的限制。
光电转换器件是钙钛矿量子点最具应用潜力的领域之一、研究人员通过合理选择钙钛矿量子点的成分和调控其尺寸，成功制备出高效率的钙钛矿太阳能电池。
此外，钙钛矿量子点还可以用于制备发光二极管、光电传感器、激光器等光电子器件，提高了这些器件的性能和稳定性。
第三，钙钛矿量子点在生物医学领域的应用也取得了重要进展。
由于其优异的光学性能和生物兼容性，钙钛矿量子点被广泛应用于生物成像和生物标记物等方面。
研究人员通过调控钙钛矿量子点的组分和表面性质，使其能够在生物体内具有较高的稳定性和荧光性能。
这使得钙钛矿量子点成为了高分辨率生物成像和癌症治疗的有力工具。
最后，钙钛矿量子点的表面修饰和功能化也取得了重要进展。
表面修饰和功能化可以提高钙钛矿量子点的光学和电学性能，扩展其应用领域。
研究人员通过改变钙钛矿量子点的表面配体，实现了对其吸收光谱和发射光谱的调控。
此外，还将钙钛矿量子点与其他材料进行修饰，制备出具有特殊功能的杂化材料，如电催化剂、光催化剂等。
综上所述，近年来对钙钛矿量子点的研究取得了诸多重要进展。
随着不断发展的合成方法和功能化技术，钙钛矿量子点在光电子器件、生物医学和其他领域的应用前景将进一步拓宽。
然而，钙钛矿量子点的制备成本和毒性问题仍然存在挑战，需要进一步研究和改进。
钙钛矿量子点的制备以及发光性质研究
第19卷第3期南阳师范学院学报Vol.19No.32020年5月Journal of Nanyang Normal University May 2020收稿日期:2019-10-20基金项目:国家自然科学基金(61306007);河南省科技攻关计划项目(172102310682);河南省高等学校重点科研项目(17A510017)作者简介:刘旭焱(1983 ㊀),河南南阳人,博士,副教授,主要从事纳米发光及新型半导体研究.钙钛矿量子点的制备以及发光性质研究刘旭焱,祝博恒(南阳师范学院机电工程学院,河南南阳473061)㊀㊀摘㊀要:钙钛矿量子点由于其具有高量子效率㊁发光半高宽较窄以及高色纯度等优点,作为一种新型的发光材料受到了研究者越来越多的关注.本文采用热注入法合成了不同卤素的钙钛矿量子点,随后通过控制不同的反应温度以及油酸的量对其形貌以及发光性能进行测试,得到了较高结晶度㊁稳定发光效率的立方相钙钛矿量子点.之后基于蓝光LED 芯片,制备得到具有优越发光性能的白光LED 器件.关键词:热注入法;钙钛矿量子点;发光特性;白光LED中图分类号:O 482.31㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1671-6132(2020)03-0026-060㊀引言量子点作为一种新型的发光材料受到了越来越多的关注,相比于其他大尺寸发光材料而言,它具有很大的优越性,例如窄带发光,高的量子效率以及长的发光寿命[1-3].量子点材料主要有硒化镉㊁硫化镉㊁硫化铅㊁硅聚合物等.相比而言,钙钛矿量子点作为一种新型的纳米发光材料引起了人们更大的研究兴趣,而且卤素铅基钙钛矿量子点由于其具有高量子发光效率㊁较小的半高宽度㊁发射峰位可调(从蓝光到红光)以及高色纯度得到了研究者们更多的关注[4-7].20世纪90年代Mitzi 课题组首次实验得到有机-无机杂化钙钛矿材料,并制备得到具有较好电子跃迁的光电器件[8].随着进一步的研究,制备得到的钙钛矿材料应用于光伏太阳能电池中,提高了其光转换效率[9-11].随着体材料研究的不断深入,钙钛矿量子点同样得到很大的发展,南京理工大学曾海波课题组制备得到量子效率达到90%以上的量子点发光材料,并且分别在高温和室温下合成量子点发光材料[12-14].随后,通过控制不同的反应条件制备得到纳米线㊁纳米片㊁纳米棒等不同形貌的样品,而且分别研究了其发光性能[15-18].钙钛矿量子点的应用主要在于光致发光LED㊁太阳能电池㊁防伪标记以及细胞成像[19-20].与传统量子点相比,卤素铅基钙钛矿量子点的化学式为ABX 3(A:甲基铵,铯;B:铅;X:卤素Cl,Br,I),可以通过调节不同的卤素进而实现不同的发光波长.其中当A 位置为甲基铵基时,称为有机-无机杂化钙钛矿量子点;当A 位置为铯元素时,称为全无机钙钛矿量子点.通过实验研究得知,有机-无机杂化钙钛矿量子点对氧气和水分比较敏感,而且发光量子效率相对较低,制约了其进一步的研究以及应用[21].与此同时,全无机钙钛矿量子点显示出了更加稳定的发光性能和量子效率,其在一定的氧气和水分环境中,相比于有机-无机杂化钙钛矿量子点具有更好的发光性能[22].因此,本工作制备了具有优越发光性能的全无机钙钛矿量子点,并且研究了其发光性质以及稳定性,最终制备得到具有优越性能的白光光致发光器件.1㊀实㊀验1.1㊀实验材料碳酸铯(CsCO 3,AR)㊁氯化铅(PbCl 2,AR)㊁溴化铅(PbBr 2,AR)㊁碘化铅(PbI 2,AR)㊁十八烯(1-octade-cene,AR)㊁油酸(oleic acid,AR)㊁油胺(oleylamine,AR)㊁环己烷(cyclohexane,AR).1.2㊀实验过程首先,制备得到铯的前驱体溶液:将0.2g 的CsCO 3加入三颈瓶中(15mL 十八烯和0.5mL 油酸中),在油浴锅中,通入氮气的条件下反应2h 直至碳酸铯固体全部溶解.之后将PbX 2(PbCl 20.15g;PbBr 2㊀第3期刘旭焱,等:钙钛矿量子点的制备以及发光性质研究0.2g;PbI 20.16g)分别加入另一三颈瓶中(15mL 十八烯,0.2mL 油酸,0.2mL 油胺),在加热套中氮气保护下升温至120ħ反应2h.随后升温至180ħ,将适量铯的前驱体溶液快速注入反应溶液中,反应30s,取出后用冰水冷却直至室温.将得到的溶液溶于环己烷中,经过离心㊁分离,倒去上方清液,将得到的沉淀物溶于10mL 环己烷中保存.1.3㊀表征方法采用德国布鲁克D8ADVANCE 型X 射线多晶衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)分析材料物相从而确定样品内部结构和晶相构成,扫描范围为2θ=20ʎ~60ʎ;分别通过紫外-可见分光光度仪㊁荧光光谱仪对其发光性质进行测试;使用Technai F20型场发射透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)观察量子点的形貌;通过Ocean Optics 光谱仪测定粉末和白光LED 的发射光谱.2㊀结果讨论2.1㊀卤素变化对钙钛矿量子点形貌以及结构的影响量子点形貌对发光具有很大的影响,均匀的尺寸与合适的纳米形貌有助于其发光性能的提高.首先,我们合成不同卤族元素的全无机钙钛矿量子点.通过热注入法分别合成CsPbCl 3(图1a),CsPbBr 3(图1b),CsPbI 3(图1c),从图1的TEM 照片可以看出,实验获得了尺寸均匀的立方相量子点.随着卤素的变化,量子点的尺寸也发生了明显变化,这主要是由于卤素的离子半径逐渐增加.为了进一步说明尺寸的变化,图1(d ~f)展示了不同卤素钙钛矿量子点的尺寸分布情况,计算出各量子点平均尺寸分别为:CsPbCl 3~6.8nm,CsPbBr 3~8.7nm,CsPbI 3~10.2nm.图1㊀(a ~c )CsPbX 3(Cl ,Br ,I )量子点透射电镜形貌;(d ~f )量子点尺寸分布CsPbX 3(Cl ,Br ,I)图2㊀不同卤素的钙钛矿量子点的XRD 图谱对在相同的反应条件下,制备所得量子点样品进行XRD测试,如图2所示.通过对比标准卡片,发现CsPbCl 3量子点与标准卡片JCPDS:18-0365吻合良好,而CsPbBr 3和CsPbI 3量子点与标准卡片JCPDS:54-0752吻合很好,样品均为立方晶系.而且可以看出随着掺杂卤素原子半径的增大(Cl-Br-I),由于晶格尺寸发生了变化,XRD 图谱中,对应衍射峰逐渐向小角度方向移动.反应温度对于量子点的生长具有很大的影响.实验通过调节CsPbBr 3的反应温度,观察样品形貌的变化,结果如图3所示,当温度为140ħ时其量子点的尺寸相对较小,且存在一定量的未成核的部分.随着反应温度的升高,其量子点的结晶度不断增强.当温度为180ħ时,可以得到尺寸较为均匀的(~8.7nm)CsPbBr 3量子点阵列.㊃72㊃南阳师范学院学报㊀第19卷㊀图3㊀反应温度对CsPbBr 3量子点形貌的影响注:(a)140ħ;(b)160ħ;(c)180ħ图4㊀制备反应中油酸量对CsPbBr 3量子点形貌的影响注:(a)0.05mL;(b)0.1mL;(c)0.2mL为了研究表面基团对量子点纳米形貌和发光性质的影响,其他实验条件不变的前提下,改变油酸的量进行样品制备.图4展示了制备反应中不同油酸的量对样品相貌的影响.从图中可以得知,随着油酸量的增加,样品尺寸发生了变化,但其对表面形貌的影响并不明显.这主要是因为油酸的加入是为了促进量子点的成核,油酸在实验中一方面是为了加速溶解PbX 2固体,便于合成钙钛矿量子点,因而油酸量的增大会加速合成进程,从而导致量子点尺寸变大;另一方面,油酸作为一种长链有机配体,对于提高发光性能和发光稳定性具有很大的影响.制备反应中油酸的使用量对发光性能的影响将在下一部分进行讨论.2.2㊀发光性质2.2.1㊀不同卤素钙钛矿量子点的发光性质图5㊀不同卤素的钙钛矿量子点的发射和吸收光谱注:插图为在紫外灯照射下的发光实物图图5为不同卤素的全无机钙钛矿量子点发光光谱,从吸收光谱中可以得知CsPbCl 3钙钛矿量子点吸收峰位于409nm 处,而其发射峰位位于417nm 处,具有较小的斯托克斯位移,说明其具有较好的发光性质,从图中可以看出另两个样品也有相似的特征.当卤素发生变化时,样品的发射和吸收峰位也发生了不同程度的变化.从发光的半高宽而言,其CsPbBr 3量子点的半高宽最窄约为20nm,而且具有较好的色纯度.从图5插图可以看出,我们通过调节不同的卤素实现了蓝紫(CsPbCl 3)㊁绿(CsPbBr 3)㊁橙(近红,CsPbI 3)三种发光,从而使合成白光LED 成为可能.对不同卤素钙钛矿的量子点荧光寿命进行测试,结果如图6所示,三者均符合双指数衰减方程:τ=(A 1τ21+A 2τ22)/(A 1τ1+A 2τ2).拟合计算可知,CsPbCl 3量子点寿命为1.33ns,随着卤素原子半径的不断增加,其自身的荧光发射寿命在不断地增加,最终CsPbI 3量子点寿命为14.10ns.2.2.2㊀油酸对量子点发光性质的影响油酸作为一种长链表面修饰化合物,对于钙钛矿量子点的合成具有重要的影响.为了探究不同油酸的㊃82㊃㊀第3期刘旭焱,等:钙钛矿量子点的制备以及发光性质研究量对其发光性质的影响,我们在合成过程中分别加入0.05mL㊁0.1mL㊁0.2mL 油酸对CsPbBr 3量子点光学性能进行测试.图7可以得出,随着油酸量的不断增加,其发光强度不断地增加,而且发光的半高宽在变窄,说明随着油酸量的不断增加,其结晶度变得更加完美,与上边形貌的变化刚好吻合,进一步说明油酸对于钙钛矿量子点的合成以及发光性质具有很大的影响.图6㊀不同卤素的钙钛矿量子点的荧光寿命曲线注:(a)CsPbCl 3;(b)CsPbBr 3;(c)CsPbI3图7㊀不同油酸的量对发光性能的影响2.2.3㊀不同卤素量子点的稳定性众所周知,量子效率对于发光材料的性能具有重要的意义,是衡量发光材料性能的重要指标.我们通过光谱积分球分别对不同卤素的量子点进行量子效率的测试.可以得出,随着放置时间的增加其自身的发光量子效率都有一定的降低.但是对于CsPbBr 3量子点,随着时间的增加,其量子效率具有微弱的减小,说明CsPbBr 3量子点表面具有相对较少的缺陷,对于空气中的水分以及氧气具有一定的阻抗作用.从图8中可以看出,CsPbI 3量子点的稳定性最差,当放置10h 左右量子效率基本降为8%左右.主要是由于I -离子在空气中的稳定性最差,易被空气中氧气氧化,进而CsPbI 3量子点分解为PbI 2固体.我们也可以看出CsPbCl 3量子点具有最低的发光量子效率,仅仅为11.2%左右,这主要是由于CsPbCl 3量子点有较多的氯空位,对于发光性能具有淬灭作用.对于CsPbBr 3量子点而言,由于具有高的量子效率(85.4%)和窄的半高宽,是制备电致以及光致LED 很合适的替代品.图8㊀不同卤素钙钛矿量子点的量子效率随着时间的变化3㊀制备白光LED 器件为了获得白光LED,本实验基于蓝光LED 芯片,通过表面包覆法制备得到色纯度较好的白光器件.首先,我们合成CsPbCl 3量子点和CsPb(Br /I)3量子点.之后先将制备得到的CsPbCl 3量子点溶于PMMA 固体中,得到量子点与PMMA 胶体.通过旋涂法将得到的材料涂于蓝光LED 芯片表面,之后在真空干燥箱中60ħ烘干;随后再将得到的CsPb(Br /I)3量子点用同样的方法旋涂于芯片表面烘干,最后封装即可得到完整的白光LED 器件.图9(a)为基于蓝光芯片所制备的白光LED 器件的发射光谱,可以看出器件具有蓝绿红三原色发光.之后对其色纯度进行计算,如图9(b)所示,发现制备所得白光LED 具有很好的色纯度,㊃92㊃南阳师范学院学报㊀第19卷㊀色坐标为(0.30,0.31)且发光效率为33.4lm㊃W -1.稳定性测试显示,该器件具有很好的热稳定性和发光稳定性,对于取代现有的白光LED 具有很大的应用前景.图9㊀(a )白光LED 器件发射光谱,其中插图为白光LED 器件实物照片;(b )白光LED 的色坐标图谱4㊀结论本文采用热注入法制备得到不同卤素的钙钛矿量子点,通过改变不同的卤素元素实现全光谱发射.通过实验分析表明,反应条件对钙钛矿量子点形貌具有一定的影响,油酸的量主要对发光性能影响较大.通过实验得出,当反应温度为180ħ,油酸的量为0.2mL 时,可以制备得到形貌完整,发光性能良好的钙钛矿量子点发光材料.特别是对于CsPbBr 3钙钛矿量子点而言,其具有高的发光量子效率(85.4%)和发光稳定性.随后基于蓝光芯片制备得到了白光LED,并对其色纯度以及发光效率进行测试,得到了优异的白光LED 器件.随着研究的不断深入,钙钛矿量子点会有更大的应用前景和价值.参㊀考㊀文㊀献[1]㊀PROTESESCU L,YAKUNIN S,BODNARCHUK M I,et al.Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX 3),X =Cl,Br,and I):Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut[J].Nano Lett,2015,15(6):3692.[2]㊀LIGNOS I,PROTESESCU L,EMIROGLU D B,et al.Unveiling the Shape Evolution and Halide-Ion-Segregation in Blue-Emit-ting Formamidinium Lead Halide Perovskite Nanocrystals Using an Automated Microfluidic Platform[J].Nano Lett,2018,18(2):1246-1252.[3]㊀GANGISHETTY M K,HOU S,QUAN Q,et al.Reducing Architecture Limitations for Efficient Blue Perovskite Light-Emitting Diodes[J].Adv Mater,2018:1706226.[4]㊀LIN C C,JIANG D H,KUO C C,et al.Water-Resistant Efficient Stretchable Perovskite-Embedded Fiber Membranes for Light-Emitting Diodes[J].ACS Appl Mater Interfaces,2018,10(3):2210-2215.[5]㊀SHENG X,CHEN G,WANG C,et al.Polarized Optoelectronics of CsPbX 3(X =Cl,Br,I)Perovskite Nanoplates with Tunable Size and Thickness[J].Advanced Functional Materials,2018:1800283.[6]㊀CHEN X,ZHANG F,GE Y,et al.Centimeter-Sized Cs 4PbBr 6Crystals with Embedded CsPbBr 3Nanocrystals Showing Superior Photoluminescence:Nonstoichiometry Induced Transformation and Light-Emitting Applications[J].Advanced Functional Ma-terials,2018,28(16):1706567.[7]㊀CHA W,KIM H J,LEE S,et al.Size-controllable and stable organometallic halide perovskite quantum dots /polymer films [J].Journal of Materials Chemistry C,2017,5(27):6667-6671.[8]㊀LEE Y,MITZI D B,BARNES P W,et al.Pressure-induced phase transitions and templating effect in three-dimensional organ-ic-inorganic hybrid perovskites[J].Physical Review B,2003,68(2):366-369.[9]㊀ZHOU D,LIU D,PAN G,et al.Cerium and Ytterbium Codoped Halide Perovskite Quantum Dots:A Novel and Efficient ㊃03㊃㊀第3期刘旭焱,等:钙钛矿量子点的制备以及发光性质研究㊃13㊃Downconverter for Improving the Performance of Silicon Solar Cells[J].Adv Mater,2017,29(42):1704149. [10]㊀CHEN C,LI H,JIN J,et al.Highly enhanced long time stability of perovskite solar cells by involving a hydrophobic holemodification layer[J].Nano Energy,2017,32:165-173.[11]㊀CHEN C,LI H,JIN J,et al.Long-Lasting Nanophosphors Applied to UV-Resistant and Energy Storage Perovskite Solar Cells[J].Advanced Energy Materials,2017,7(20):1700758.[12]㊀LI X,WU Y,ZHANG S,et al.CsPbX3Quantum Dots for Lighting and Displays:Room-Temperature Synthesis,Photolumines-cence Superiorities,Underlying Origins and White Light-Emitting Diodes[J].Advanced Functional Materials,2016,26(15): 2435-2445.[13]㊀CHO H,KIM Y H,WOLF C,et al.Improving the Stability of Metal Halide Perovskite Materials and Light-Emitting Diodes[J].Adv Mater,2018,30(42):e1704587.[14]㊀LI X,WANG Y,SUN H,et al.Amino-Mediated Anchoring Perovskite Quantum Dots for Stable and Low-Threshold RandomLasing[J].Adv Mater,2017,29(36):1701185.[15]㊀HAN Q,WU W,LIU W,et al.Two-photon absorption and upconversion luminescence of colloidal CsPbX3quantum dots[J].Optical Materials,2018,75:880-886.[16]㊀WU L,HU H,XU Y,et al.From Nonluminescent Cs4PbX6(X=Cl,Br,I)Nanocrystals to Highly Luminescent CsPbX3Nanocrystals:Water-Triggered Transformation through a CsX-Stripping Mechanism[J].Nano Lett,2017,17(9): 5799-5804.[17]㊀LIU Z,BEKENSTEIN Y,YE X,et al.Ligand Mediated Transformation of Cesium Lead Bromide Perovskite Nanocrystals toLead Depleted Cs4PbBr6Nanocrystals[J].J Am Chem Soc,2017,139(15):5309-5312.[18]㊀KUMAR S,JAGIELSKI J,YAKUNIN S,et al.Efficient Blue Electroluminescence Using Quantum-Confined Two-DimensionalPerovskites[J].ACS Nano,2016,10(10):9720-9729.[19]㊀WEI Y,DENG X,XIE Z,et al.Enhancing the Stability of Perovskite Quantum Dots by Encapsulation in Crosslinked Polysty-rene Beads via a Swelling-Shrinking Strategy toward Superior Water Resistance[J].Advanced Functional Materials,2017,27(39):1703535.[20]㊀ZHANG H,WANG X,LIAO Q,et al.Embedding Perovskite Nanocrystals into a Polymer Matrix for Tunable LuminescenceProbes in Cell Imaging[J].Advanced Functional Materials,2017,27(7):1604382.[21]㊀SU Y,CHEN X,JI W,et al.Highly Controllable and Efficient Synthesis of Mixed-Halide CsPbX3(X=Cl,Br,I)PerovskiteQDs toward the Tunability of Entire Visible Light[J].ACS Appl Mater Interfaces,2017,9(38):33020-33028. [22]㊀PAN G,BAI X,YANG D,et al.Doping Lanthanide into Perovskite Nanocrystals:Highly Improved and Expanded OpticalProperties[J].Nano Lett,2017,17(12):8005-8011.Research on the preparation and luminescence properties of perovskite quantum dotsLIU Xuyan,ZHU Boheng(School of Mechanical and Electrical Engineering,Nanyang Normal University,Nanyang473061,China)Abstract:Perovskite quantum dots have attracted more and more attention as a new luminescent material due to their advantages of high quantum efficiency,narrow luminescent full width at half maximum and high color purity. In this paper,perovskite quantum dots with different halogenates are synthesized by hot-injection method,and their morphology and luminescence performance are tested by controlling different reaction temperatures and oleic acid quantities,and cubic phase perovskite quantum dots with high crystallinity and stable luminescence efficien-cy are obtained.Finally,based on the blue LED,white light LED with a superior luminescent property is ob-tained.Key words:hot-injection method;perovskite quantum dots;luminescent properties;white LED。
钙钛矿和量子点发光nature
钙钛矿和量子点发光是当前研究领域中备受关注的两大技术，它们在光电子学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
本文将分别对钙钛矿和量子点发光进行介绍，并比较它们在发光性能、制备工艺、应用领域等方面的差异，旨在全面展现这两种发光材料的特点和优势。
1. 钙钛矿发光技术钙钛矿是一种具有优异光电性能的发光材料，其光电子学性能优异，被广泛应用在LED器件、光伏电池、光传感器等领域。
钙钛矿发光具有以下特点：（1）发光效率高：钙钛矿发光材料具有较高的发光效率，能够将输入的能量转化为可见光，使得光源亮度较高，色彩更加鲜艳。
（2）发光波长可调：钙钛矿发光波长范围较宽，可以通过调控材料的成分和结构来实现发光波长的调节，满足不同领域的应用需求。
（3）制备工艺成熟：目前钙钛矿的制备工艺已经相当成熟，可以通过溶液法、气相沉积等多种方法进行大规模制备，降低了制备成本，提高了材料的商业化应用价值。
2. 量子点发光技术量子点是一种具有特殊结构和发光特性的半导体纳米材料，其发光性能优异，被广泛应用在显示器件、生物成像、光催化等领域。
量子点发光具有以下特点：（1）发光色彩纯净：量子点发光具有色彩纯净、饱和度高的特点，能够实现更加真实、细腻的显示效果，广泛应用于LED显示屏、电视机等领域。
（2）宽发光谱范围：量子点发光谱范围较宽，可以通过调控量子点的尺寸和成分来实现发光波长的调节，满足不同领域的应用需求。
（3）生物兼容性强：量子点具有良好的生物兼容性，被广泛应用于生物成像、药物递送等领域，在医学和生物医学领域具有广阔的应用前景。
3. 钙钛矿和量子点发光的比较（1）发光性能比较：钙钛矿发光效率较高，而量子点发光色彩纯净度更高，两者在发光性能上各有优势。
（2）制备工艺比较：钙钛矿发光材料的制备工艺较为成熟，而量子点需要精密的合成工艺，制备工艺相对较为复杂。
（3）应用领域比较：钙钛矿在LED光源、光伏电池等领域具有较为广泛的应用前景，而量子点在显示器件、生物成像等领域具有独特优势。
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微波法
DOI:10.1039/c7cc0486a
离子交换法
Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –1904
CsPbBr3 + 3I-
= CsPbI3+3Br-
改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
➢ 由于发光特性依赖量子点尺寸， 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成的重 复性并不高，很难获得具有相同 尺寸分布。
➢ 发光位置会随着温度的改变而改 变。
➢ 硒化镉等具有很强刺激性。接触 可引起恶心、头痛和呕吐。
传统量子点
CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点 克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的 上述缺陷。
① CsPbX3量子点的量子限域效 应相对较弱，尺寸的不均一 性和表面陷阱状态不会对其 发光性质有较大的影响，因 此 CsPbX3量子点不需要包壳 便可获得超过 90%的量子产 率。
② 在 25℃-100℃下量子点的发 光位置不会发生改变。
③ 无机钙钛矿是一种具有高产 率、高单分散性、宽发射谱 范围、发射光谱可调、短荧 光寿命、低制备成本等优点 的纳米材料。
在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
合成方法
热注入法
过饱和结晶
2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109
DOI: 10.1021/jacs.7b04000 J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11443−11 t.6b02772 Nano Lett. 2016, 16, 7376−7380
难题&应用
存在的问题
CsPbX3稳定性非常差，暴露在空气中很容易被氧化。
钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究 汇报人：陈小鹏
目录
背景&意义 合成方法 改进方法 难题&应用
背景&意义
➢ 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点（CdSe、 InP、InAs等）的发光强烈地依赖 于其量子限域效应，发光位置会 随着量子点尺寸的改变而改变， 这通常导致发射谱宽化。
➢ 极大的比表面积使表面陷阱状态 密度很高，为提高其量子产率， 通常需要对其进行包壳处理。
CsPbX3非常怕水，暴露在含水的氛围中会失去活性。
文献表明，当把CsPbX3体积做大（例如薄膜）时，其量子产 率 会从90%降至20%，这也限制了CsPbX3在实际生产中的应 用。
应用
钙钛矿量子点在包括LED、光电探测器、量子 点激光器、太阳能电池等功能器件上具有极高 的应用价值。
➢ 以 CsPbBr3量子点作为发光层的电致发光 LED 的效 率已突破5.7%。
➢ 以钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池的光转化 效率已超过 20%。
➢ 钙钛矿半导体在光电探测器、激光器等光电器件 上也得到了大量的实际应用。