一种无铅铋基钙钛矿@SiO制造技术

本发明专利技术公开了一种无铅铋基钙钛矿@SiO

A lead-free bismuth based perovskite @ SiO

【技术实现步骤摘要】
一种无铅铋基钙钛矿@SiO2核壳材料及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米材料制备领域，尤其是涉及一种无铅铋基钙钛矿@SiO2核壳材料及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来钙钛矿纳米晶因其量子产率高、能带可调、色纯度高、制备简便及成本低等优点，成为光电材料的新宠，在显示、医学等领域具有广阔的应用前景。然而，此类材料所中含有毒性的铅，且此类材料暴露在空气中时，易受到光、热、氧气、水分等因素的影响而发生降解，导致荧光淬灭，限制了该类材料的长期稳定性以及生物相容性，阻碍着该类材料的实际应用和拓展。开发具有其他结构类型且具有抗水、抗氧性能无铅钙钛矿材料，是目前的重要挑战。根据前期研究结果，具有不同比例碱金属的无铅钙钛矿材料，可能具有优异的发光性能。在之前研究工作中，我们利用长链的有机胺和有机羧酸作为表面活性剂，极性溶剂作为溶剂，弱极性溶剂作为分散剂，合成出一种新型的铷铋氯钙钛矿纳米晶Rb7Bi3Cl16。其制备方法简易，结构独特，荧光性能良好，稳定性大大提高。通过计算得出的量子产率约为28.43％，是一种具有应用价值的新型光电纳米晶材料。但所制备的纳米晶Rb7Bi3Cl16只能分散在乙醇等有机溶剂中，为了提高该材料再生物领域的应用，需要将制备的纳米晶进行表面修饰，得到生物相容性的性能优异的发光材料。
技术实现思路
本申请针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种无铅铋基钙钛矿@SiO2核壳材料及其制备方法与应用。本专利技术其制备方法简易、条件温和，所制备得到的产物结构独特、荧光性能良好。本专利技术的技术方案如下：一种无铅铋基钙钛矿@SiO2的核壳材料，所述无铅铋基钙钛矿的化学式是Rb7Bi3Cl16@SiO2，纳米材料平均粒径为3.09±0.8nm，呈球状纳米颗粒，所述材料的核壳分别为无铅铋基钙钛矿与SiO2。所述无铅铋基钙钛矿@SiO2核壳材料的制备方法的具体步骤如下：(1)将Rb7Bi3Cl16纳米材料溶解在极性溶剂中，并超声分散10-60min得到Rb7Bi3Cl16纳米材料溶液；(2)将硅烷溶解在溶剂中，搅拌混合得到硅烷溶液；(3)将步骤(1)中所得Rb7Bi3Cl16纳米材料溶液与步骤(2)中硅烷溶液进行混合搅拌，恒温条件下反应一定时间，反应结束后固液分离收集固体相，并使用甲苯、乙醇、去离子水依次分别洗涤三次以上，最后干燥研磨即得无铅铋基钙钛矿Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳纳米材料。步骤(1)中所述极性溶剂为甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯中的一种或多种。步骤(1)中所述Rb7Bi3Cl16纳米材料溶液的浓度范围是0.05～0.10mol/L。步骤(2)中所述硅烷为硅酸四丁酯、二异丁基二甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、三乙氧基氟硅烷中的一种或多种。步骤(2)中所述溶剂为环己烷、甲苯、乙苯、苯中的至少一种。步骤(2)中所述硅烷溶液的浓度为0.04～0.15mol/L。步骤(3)中所述反应温度为10～35℃，反应时间为12～48小时。一种无铅铋基钙钛矿@SiO2核壳材料应用于生物成像、纳米药物载体或荧光检测中。本专利技术有益的技术效果在于：(1)本申请提供了一种无铅钙钛矿Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳结构纳米材料的制备及应用，该纳米材料具有良好的水分散性和稳定性，在375nm波长激发下，该材料的发射波长为445nm，量子产率达到13.0～37.0％。而且该材料具有较低的细胞毒性，对三种细胞：MCF-10A、HEK293和L02的细胞毒性测试发现，三种细胞均能保持约90％的成活率。因此，该核壳纳米材料在生物成像、纳米药物载体与荧光检测等方面有广泛的应用前景。(2)本申请提供了上述纳米材料的制备方法，采用条件温和的合成方法，在10～35℃的恒温条件下，通过持续搅拌的方法，得到了产率高、纯度高的样品。即取一定量所制备的分散于乙醇中的Rb7Bi3Cl16NCs纳米晶与定量的甲苯混合后，再加入微量的(3-氨基丙基)三乙基硅烷，在离心管中混合，然后在室温下搅拌48小时。将得到的淡黄色浑浊溶液9000rpm离心15分钟，去除上清液，所得橙黄色沉淀分别用甲苯、乙醇以及去离子水洗涤，烘干，用研钵研磨成均一的Rb7Bi3Cl16NCs@SiO2粉末。利用三乙基硅烷在乙醇溶液中的缓慢水解，在此过程中将Rb7Bi3Cl16NCs纳米晶包裹在内部，利用物质不同极性溶剂中的溶解度差异，实现了相分离，由此制备了粒径均一的核壳结构纳米晶材料。与目前报导的热注入方法制备同类型的材料相比，该制备方法简单、条件温和，且所制备的纳米材料形貌、粒径均一。附图说明图1为本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#的形貌示意图；图2为本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#的粒径分布图；图3为本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#的X射线粉末衍射图谱，其中灰线是拟合的Rb7Bi3Cl16材料的粉末衍射图谱；黑线是样品Rb7Bi3Cl16@SiO2的粉末衍射图谱；图4为本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#的荧光图谱；图5为本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#和样品Rb7Bi3Cl16的荧光对比图谱；图6为MCF-10A细胞在本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#的成活率柱状图；图7为HEK293细胞在本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#中的成活率柱状图；图8为L02细胞在本专利技术实施例1中所得Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳材料样品1#中的成活率柱状图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1一种无铅钙钛矿Rb7Bi3Cl16@SiO2的核壳结构纳米材料的制备包括以下步骤：先将Rb7Bi3Cl16纳米颗粒分散到乙醇中，浓度为0.05mol/L,然后与浓度为0.04mol/L的(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷的环己烷溶液混合，然后在10℃搅拌12h。将得到的淡黄色乳状液9000rpm离心15min，去除上清液，所得橙黄色沉淀分别用甲苯、乙醇以及去离子水洗涤，烘干，用研钵研磨成均一的Rb7Bi3Cl16@SiO2粉末，即样品1#。典型样品1的形貌示意图如图1所示。实施例2一种无铅钙钛矿Rb7Bi3Cl16@SiO2的核壳结构纳米材料的制备包括以下步骤：先将Rb7Bi3Cl16纳米颗粒分散到甲醇中，浓度为0.05mol/L,然后与浓度为0.05mol/L的硅酸四丁酯的甲苯溶液混合，然后在15℃搅拌12h。将得到的淡黄色乳状液9000rpm离心15min，去除上清液，所得橙黄色沉淀分别用甲苯、乙醇以及去离子水洗涤，烘干，用研钵研磨成均一的Rb7Bi3Cl16@SiO2粉末。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅铋基钙钛矿@SiO

【技术特征摘要】
1.一种无铅铋基钙钛矿@SiO2的核壳材料，其特征在于，所述无铅铋基钙钛矿的化学式是Rb7Bi3Cl16@SiO2，纳米材料平均粒径为3.09±0.8nm，呈球状纳米颗粒，所述材料的核壳分别为无铅铋基钙钛矿与SiO2。


2.一种权利要求1所述无铅铋基钙钛矿@SiO2核壳材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下：
(1)将Rb7Bi3Cl16纳米材料溶解在极性溶剂中，并超声分散10-60min得到Rb7Bi3Cl16纳米材料溶液；
(2)将硅烷溶解在溶剂中，搅拌混合得到硅烷溶液；
(3)将步骤(1)中所得Rb7Bi3Cl16纳米材料溶液与步骤(2)中硅烷溶液进行混合搅拌，恒温条件下反应一定时间，反应结束后固液分离收集固体相，并使用甲苯、乙醇、去离子水依次分别洗涤三次以上，最后干燥研磨即得无铅铋基钙钛矿Rb7Bi3Cl16@SiO2核壳纳米材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述极性溶剂为甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊玲，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32