一种零维锌基蓝光钙钛矿纳米材料及其制备方法和应用技术

一种零维锌基钙钛矿纳米材料，所述纳米材料为锌掺杂的Cs

【技术实现步骤摘要】
一种零维锌基蓝光钙钛矿纳米材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米发光材料
，尤其涉及一种零维锌基蓝光钙钛矿纳米材料及其制备方法和应用，锌基蓝光钙钛矿纳米材料为Cs3ZnX5和Cs2ZnX4零维蓝光钙钛矿纳米材料。

技术介绍

[0002]金属卤化物钙钛矿纳米材料由于具有高的量子效率、可调的带隙、出色的电荷传输及高的载流子迁移率等优异的光学性质，在高亮度、高色纯度的下一代显示和照明器件中具有应用前景，同时在太阳能电池、光电探测器和生物探针等领域也有着广阔的应用前景。
[0003]但目前金属卤化物钙钛矿纳米材料主要为铅基卤化物钙钛矿，其暴露在湿空气中或紫外线辐射下会降解出含铅的有毒物质，可能对人类肾脏、生殖和神经系统造成危害，同时，还会对生态环境造成巨大影响，极大制约了钙钛矿材料在电子产品等方面的应用。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种零维锌基钙钛矿纳米材料，所述纳米材料为锌掺杂的Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米颗粒，所述X为卤素，选自Cl、Br和I 中的任意一种，所述m为2或3，所述n为4或5，
[0005]优选地，所述Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料为Cs3ZnX5或Cs2ZnX4。
[0006]优选地，所述Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料为零维结构。
[0007]优选地，所述Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料具有蓝光发射。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料为四方相纳米颗粒，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料为正交相纳米颗粒。
[0009]优选地，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料为Cs3ZnCl5、Cs3ZnBr5或Cs3ZnI5。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述Cs3ZnCl5零维钙钛矿纳米材料的平均粒径为 20～50nm，优选为20
‑
40nm，更优选为25
‑
30nm，例如为25.6nm。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述Cs3ZnBr5零维钙钛矿纳米材料的平均粒径为 20
‑
80nm，优选为30
‑
60nm，更优选为40
‑
55nm例如为40.5nm。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料具有基本如图1 (a)、图2(a)所示的XRD衍射图谱。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料具有基本如图1 (b)、图2(b)所示的形貌图。
[0014]根据本专利技术的一个实施方案，所述Cs3ZnCl5零维钙钛矿纳米材料在260nm激发光照射下呈现如图4(a)所示的天蓝色发光(发射峰波长为484nm)；
[0015]根据本专利技术的一个实施方案，所述Cs3ZnBr5零维钙钛矿纳米材料在275nm 激发光照射下呈现如图4(b)所示的亮蓝色发光(发射峰波长为468nm)。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料为Cs2ZnCl4、 Cs2ZnBr4或Cs2ZnI4，例如为Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料，所述Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料的平均粒径为20
‑
100nm，优选为20
‑
80nm，更优选为30
‑
60nm。
[0017]优选地，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料具有如图图3a所示的XRD衍射图谱。
[0018]优选地，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料具有如图3b所示的形貌图。
[0019]所述Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料在277nm激发光照射下呈现如图4(c)所示的亮蓝色发光(发射峰波长为470nm)。
[0020]本专利技术还提供一种上述零维锌基钙钛矿Cs
m
ZnX
n
的制备方法，其包括：
[0021]1)将碳酸铯、醋酸锌、油酸、油胺和十八烯混合，得到混合溶液；
[0022]2)将HX加入上述混合溶液中反应至结束，得到反应液；
[0023]3)冷却所述反应液，得到Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述碳酸铯、醋酸锌的摩尔比为(1
‑
2):(1
‑
2)，示例性为1.5:1或1:1。
[0025]优选地，所述HX为HCl、HBr或HI。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述油酸、油胺和十八烯的体积比为 (0.5
‑
1.5):(0.5
‑
1.5):(5
‑
10)，优选为1:(0.5
‑
1):5，示例性为1:0.5:5。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述步骤1)中，所述混合是在氮气气氛和搅拌条件下进行。
[0028]根据本专利技术的实施方案，所述步骤1)中，所述混合在温度为100
‑
200℃的条件下进行，优选为100
‑
150℃，示例性为120℃。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述步骤1)中，所述混合的时间为0.5
‑
1.5小时，优选为0.8
‑
1.2小时，示例性为1小时。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述步骤2)中，HX的体积为50
‑
200μl，示例性为 100μl氢氯酸、150μl氢溴酸或100μl氢溴酸。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述步骤2)中，所述混合溶液的温度为 160℃
‑
220℃，示例性为160℃或220℃。
[0032]优选地，对于Cs3ZnCl5零维钙钛矿纳米材料，所述氢氯酸的体积为100μl；对于Cs3ZnBr5零维钙钛矿纳米材料，所述氢溴酸的体积为150μl；对于Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料，所述氢溴酸的体积为100μl。
[0033]优选地，对于Cs3ZnCl5零维钙钛矿纳米材料，所述混合溶液温度为160℃；
[0034]优选地，对于Cs3ZnBr5零维钙钛矿纳米材料，所述混合溶液温度为220℃；
[0035]优选地，对于Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料，所述混合溶液温度为220℃。根据本专利技术的实施方案，所述步骤2)中，反应时间为5
‑
60s，示例性为30s。
[0036]根据本专利技术的实施方案，所述步骤3)中，所述冷却为将反应溶液在冰水浴中迅速冷却至室温。
[0037]根据本专利技术的实施方案，所述步骤3)还包括对冷却后的反应液进行后处理，例如进行离心分离，得到所述Cs3ZnX本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零维锌基钙钛矿纳米材料，其特征在于，所述纳米材料为锌掺杂的Cs
m
ZnX
n
纳米颗粒，所述X为卤素，选自Cl、Br和I中的任意一种，所述m为2或3，所述n为4或5，优选地，所述Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料为Cs3ZnX5或Cs2ZnX4；优选地，所述Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料为零维结构；优选地，所述Cs
m
ZnX
n
零维钙钛矿纳米材料具有蓝光发射。2.根据权利要求1所述的零维锌基钙钛矿纳米材料，其特征在于，所述Cs3ZnX5钙钛矿纳米材料为四方相纳米颗粒，所述Cs2ZnX4钙钛矿纳米材料为正交相纳米材料；优选地，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料为Cs3ZnCl5、Cs3ZnBr5或Cs3ZnI5；优选地，所述Cs3ZnCl5零维钙钛矿纳米材料的平均粒径为20～50nm，优选为20
‑
40nm，更优选为25
‑
30nm，例如为25.6nm；优选地，所述Cs3ZnBr5零维钙钛矿纳米材料的平均粒径为20
‑
80nm，优选为30
‑
60nm，更优选为40
‑
55nm例如为40.5nm。3.根据权利要求1或2所述的零维锌基钙钛矿纳米材料，其特征在于，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料具有基本如图1(a)、图2(a)所示的XRD衍射图谱；根据本发明的实施方案，所述Cs3ZnX5零维钙钛矿纳米材料具有基本如图1(b)、图2(b)所示的形貌图；根据本发明的一个实施方案，所述Cs3ZnCl5零维钙钛矿纳米材料在260nm激发光照射下呈现如图4(a)所示的天蓝色发光(发射峰波长为484nm)；根据本发明的一个实施方案，所述Cs3ZnBr5钙钛矿纳米材料在275nm激发光照射下呈现如图4(b)所示的亮蓝色发光(发射峰波长为468nm)。4.根据权利要求3所述的零维锌基钙钛矿纳米材料，其特征在于，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料为Cs2ZnCl4、Cs2ZnBr4或Cs2ZnI4，例如为Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料，所述Cs2ZnBr4零维钙钛矿纳米材料的平均粒径为20
‑
100nm，优选为20
‑
80nm，更优选为30
‑
60nm；优选地，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料具有如图图3a所示的XRD衍射图谱；优选地，所述Cs2ZnX4零维钙钛矿纳米材料具有如图3b所示的形貌图；所述Cs2ZnBr4钙钛矿纳米材料在277nm激发光照射下呈现如图4(c)所示的亮蓝色发光(发射峰波长为470nm)。5.一种权利要求1
‑
4中任一项所述零维锌基钙钛矿Cs
m
ZnX
n
的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将碳酸铯、醋酸锌、油酸、油胺和十八烯混合，得到混合溶液；2)将HX加入上述混合溶液中反应至结束，得到反应液；3)冷却所述反应液，得到Cs
m
ZnX
n

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪元，陈雅蒙，刘永升，洪茂椿，
申请(专利权)人：闽都创新实验室，
类型：发明
国别省市：