一种钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法，包括：1)将碳酸铯、十八烯溶液和油酸混合，反应后得到油酸铯前驱液；2)将卤化铅、十八烯溶液、油酸和油胺混合，得到的混合溶液与所述油酸铯前驱液快速反应，得到钙钛矿量子点溶液；3)用甲苯提纯所述钙钛矿量子点溶液，获得钙钛矿甲苯溶液；4)将钙钛矿甲苯溶液与二氧化钛纳米管混合得到钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体。与现有技术相比，本发明专利技术采用简单的液相合成法，制得的钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体成功激发出双光子随机激光，为频率上升转换提供了新的机会。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法
本专利技术涉及钙钛矿材料在激光领域的应用，具体涉及一种钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法。
技术介绍
纳米激光器近年来受到越来越多的关注，广泛应用于超分辨率生物医学成像，超高密度数据存储和集成光学芯片等领域。其中，双光子泵浦激光器不需要相位匹配，在三维材料制造和生物领域中发挥着重要作用。纳米晶体量子点(QDs)由于尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应所派生出具有显著优势的低维物性，如窄发射峰和简便的合成方法，在低阈值激光应用中具有极为巨大的潜力。纳米晶体量子点(QDs)的具有显著优势，如窄发射峰和简便的合成方法，尤其是无机钙钛矿量子点不仅提供高光致发光量子产率(PLQY)和窄半峰全宽(FWHM)，而且通过调节卤化物元素的组成可以实现发射光谱的可见光的全覆盖。这些特性赋予它们在低阈值激光应用中的巨大潜力。然而，CsPbX3量子点的净化难度阻碍了基于钙钛矿量子点的光电器件的进一步发展。虽然之前通过将量子点埋覆在二氧化硅中达到收集提纯的目的，但是外壳的厚度很难控制,而且一般的激光器对腔体的质量有很高的要求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种CsPbBr3/TiO2纳米复合材料制备方法，其特征在于，包括：1)将碳酸铯、十八烯溶液和油酸混合，反应后得到油酸铯前驱液；2)将卤化铅、十八烯溶液、油酸和油胺混合，得到的混合溶液与所述油酸铯前驱液快速反应，得到钙钛矿量子点溶液；3)用甲苯提纯所述钙钛矿量子点溶液，获得钙钛矿甲苯溶液；4)将钙钛矿甲苯溶液与二氧化钛纳米管混合得到钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体。优选的，步骤1)中，所述碳酸铯和油酸质量体积比为50-150mg：0.6ml；所述碳酸铯在所述油酸和十八烯溶液中的质量浓度为20-30mg/L。优选的，步骤1)中，所述反应中在保护气条件下进行；所述反应温度为100-150℃，所述反应时间为40-90min。优选的，步骤2)中，所述卤化铅在十八烯溶液中的质量浓度为1-15mg/ml；所述油酸和油胺的体积比为1-2:1；所述油酸在十八烯中的体积百分含量为5-15％；所述油酸钾前驱体溶液在十八碳烯中的体积百分含量为8-12％。优选的，步骤2)中，将卤化铅、十八烯溶液、油酸和油胺混合具体为：在保护气的条件下，将卤化铅和十八烯混合，加热并保温，然后升温至150-170℃，加入油酸和油胺。优选的，所述保温的温度为110-130℃，保温的时间为30-60min。优选的，所述反应在保护气的条件下进行；所述反应的温度为150-170℃，所述快速反应的时间为5-15s。优选的，所述步骤2)包括快速反应后的冰浴。优选的，步骤4)中，所述TiO2纳米管在所述钙钛矿甲苯溶液中的质量浓度为2-3mg/mL。优选的，步骤4)中，所述钙钛矿甲苯溶液与二氧化钛纳米管混合后超声振荡0.5-1h。优选的，上述制备方法得到的钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体。优选的，上述钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体在制备太阳能电池、发光二极管或激光器中的应用。有益效果：本专利技术采用简单的液相合成法，制备过程简单，二氧化钛纳米管阵列可以收集量子点并增强光的散射效应，制得的钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体成功激发出双光子随机激光，在室温下测得了较低的激光阈值和较好的品质因数。在没有额外的谐振腔下，成功地实现了钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体的随机激光，为频率上升转换提供了新的可能。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的制备过程示意图。图2为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的扫描电子显微镜图片。图3为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的X射线衍射图谱。图4为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的扫描电子显微镜图片和能量色散谱图。图5为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的荧光(PL)、吸收(Abs)和荧光寿命(lifetime)图谱。图6为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的自发放大辐射(ASE)图谱。图7为本专利技术实施例1提供的CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的激光测试(lasing)图谱。具体实施方式下文结合特定实例说明的实施方式，此处的实施例及各种特征和有关细节将参考附图中图示以及以下描述中详述的非限制性实施例而进行更完整的解释。省略众所周知的部件和处理技术的描述，以免不必要的使此处的实施例难以理解。在制作所述结构时，可以使用半导体工艺中众所周知的传统工艺。此处使用的示例仅仅是为了帮助理解此处的实施例可以被实施的方式，以及进一步使得本领域技术人员能够实施此处的实施例。因而，不应将此处的示例理解为限制此处的实施例的范围。实施例1提供一种CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的制备方法，步骤如下：(1)向浓度为25mg/LCs2CO3的十八烯溶液十八烯溶液中加入0.6ml油酸，氮气氛围下120℃加热一个小时，Cs2CO3与油酸完全反应，获得油酸铯前驱液，碳酸铯和油酸质量体积比为100mg：0.6ml；(2)将69mgPbBr2加入5ml十八烯溶液中，氮气下加热至120℃，保持一个小时，将温度升至150℃，注入0.5ml油酸和0.5ml油胺，至PbBr2完全溶解，然后注入油酸铯的前驱体0.4mL，氮气条件下快速反应10s；(3)取出反应溶液，进行冰浴使反应完全停止，得到CsPbBr3量子点溶液；(4)用甲苯进行离心提纯，取三次离心提纯后的上清液,获得CsPbBr3甲苯溶液。(5)取2ml的CsPbBr3甲苯溶液，加入5mgTiO2纳米管，超声振荡0.5h，得到CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体。如图1所示，为CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体制备过程示意图，图1(a)为TiO2纳米管阵列的示意图，图1(b-c)为CsPbBr3/TiO2纳米材料制备过程示意图；图1(d)为填充有CsPbBr3量子点的TiO2纳米管示意图；图1(e)为CsPbBr3/TiO2甲苯溶液的光学图片。如图2扫描电子显微镜所示，图2(a)为分辨率为100nm的CsPbBr3量子点/TiO2纳米管复合晶体的扫描电子显微镜图片，图2(b)为填有CsPbBr3的单个TiO2纳米管的高分辨率透射电子显微镜图像，分辨率为200nm。扫描电子显微镜和高分辨率透射电子显微镜图精确地证明了CsPbBr3量子点均匀分散到TiO2纳米管中。图3为CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的X射线衍射图谱。图4为CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的扫描电子显微镜图片和能量色散谱图。图5为CsPbBr3/TiO2复合纳米晶体的荧光(PL)、吸收(Abs)和荧光寿命(lifetime)图谱。图6为CsPbBr3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法，其特征在于，包括：/n1)将碳酸铯、十八烯溶液和油酸混合，反应后得到油酸铯前驱液；/n2)将卤化铅、十八烯溶液、油酸和油胺混合，得到的混合溶液与所述油酸铯前驱液快速反应，得到钙钛矿量子点溶液；/n3)用甲苯提纯所述钙钛矿量子点溶液，获得钙钛矿甲苯溶液；/n4)将钙钛矿甲苯溶液与二氧化钛纳米管混合得到钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体。/n

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法，其特征在于，包括：
1)将碳酸铯、十八烯溶液和油酸混合，反应后得到油酸铯前驱液；
2)将卤化铅、十八烯溶液、油酸和油胺混合，得到的混合溶液与所述油酸铯前驱液快速反应，得到钙钛矿量子点溶液；
3)用甲苯提纯所述钙钛矿量子点溶液，获得钙钛矿甲苯溶液；
4)将钙钛矿甲苯溶液与二氧化钛纳米管混合得到钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体。


2.一种如权利要求1所述的钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述碳酸铯和油酸质量体积比为50-150mg：0.6ml；所述碳酸铯在所述油酸和十八烯溶液中的质量浓度为20-30mg/L。


3.一种如权利要求1所述的钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述反应中在保护气条件下进行；所述反应温度为100-150℃，所述反应时间为40-90min。


4.一种如权利要求1所述的钙钛矿/二氧化钛纳米复合纳米晶体制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述卤化铅在十八烯溶液中的质量浓度为1-15mg/ml；所述油酸和油胺的体积比为1-2:1；所述油酸在十八烯中的体积百分含量为5-15％；所述油酸钾前驱体溶液在十八碳烯中的体积百分含量为8-12％。


5.一种如权利要求1所述的钙钛矿/二氧化钛复合纳米晶体备方法，其特征在于，步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐孝生，卞瑶，杜鹃，张孟，叶怀宇，孙立东，张国旗，
申请(专利权)人：深圳第三代半导体研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44