一种具有线偏振发光特性的钙钛矿量子片的制备方法

1.本发明属于铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备领域，具体为一种具有线偏振发光特性的钙钛矿量子片的制备方法。


背景技术：

2.铅卤化物钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率、窄的发射光谱、可调的光学带隙 (调节卤素成分)及优异的载流子传输性能，使其在光电器件中具有极大的潜力应用，如发光二极管、激光器、探测器、防伪以及太阳能电池等领域。
3.钙钛矿纳米晶的性能极大受限于其形貌特征，因此钙钛矿的形貌控制成为了钙钛矿领域的一个主要研究问题。由于二维材料其本身的低对称性结构和各向异性，本身便具有对偏振光敏感的特性，与大尺寸的对称纳米晶相比，小尺寸的钙钛矿量子片片由于其尺寸效应展现出了不同于其他材料的特殊物理化学性质，例如表面效应，小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应等。因此，利用小尺寸的钙钛矿量子片材料可以获得具有偏振特性的发光，将量子片材料应用于液晶显示装置中时，可以直接去掉偏光片。
4.目前，最常用的制备钙钛矿纳米晶的方法是热注入法，室温重结晶法、超声法等方法，此类制备纳米片的方法通常需要高温、高压的环境，能耗较高，但是这些方法均需要在有机溶剂中进行，工艺复杂且不环保，并且利用传统的方法制备出的纳米片纯度不高，尺寸可控性不强。


技术实现要素：

5.基于上述现有技术，本发明提出了一种具有线偏振发光特性的钙钛矿量子片及其制备方法。
6.实现本发明的技术解决方案为：一种具有线偏振发光特性的钙钛矿量子片的制备方法，具体步骤为：
7.a)采用一价阳离子卤化物、卤化铅、配体和溶剂形成钙钛矿量子片前驱液；
8.b)将步骤a)得到的钙钛矿量子片前驱液低温快速冷冻，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光；通过真空干燥机对冷冻后的固体进行干燥，得到钙钛矿量子片粉末；
9.c)将b)所得的钙钛矿量子片粉末分散于己烷或甲苯中，进行离心并保存上清液，得到钙钛矿量子片分散液。通过将干燥粉末分散在己烷或甲苯中，能够离心去除掉较大尺寸的钙钛矿晶体。
10.优选地，所述一价阳离子卤化物为卤化铯、卤化甲胺或卤化甲咪中任意一种。
11.优选地，钙钛矿量子片分散液中的钙钛矿量子片具有线偏振发光性能且所述钙钛矿量子片尺寸为5纳米。
12.优选地，将钙钛矿量子片前驱液在液氮或液氦中进行快速冷冻。
13.优选地，一价阳离子卤化物、卤化铅、配体和溶剂的具体要求为一价阳离子卤化物、卤化铅的摩尔比为1:1-3:1，表面配体与卤化铅的摩尔比为1:1-10:1，溶剂应保证溶解
一价阳离子卤化物、卤化铅和表面配体。
14.优选地，将步骤b)得到的钙钛矿量子片粉末分散于己烷或甲苯中8000-10000rpm离心10min，上清液即为提纯的钙钛矿量子片分散液。
15.优选地，所述表面配体为离子型表面配体、两性表面配体、非离子中的一种或任意几种的组合。
16.优选地，所述卤化铅中的卤素选自于氯、溴、碘中的一种或任意几种的组合。
17.优选地，对钙钛矿量子片分散液进行透射电子显微镜、紫外可见光吸收和发光光谱的表征，获得微观的量子片的形貌结构和光学特性。
18.本发明与现有技术相比，其显著优点为：通过本发明获得的钙钛矿量子片尺寸均匀，量子片线偏振性优异；本发明提供的基于线偏振发光的钙钛矿量子片的制备方法操作简单，为钙钛矿线偏振发光领域提供了全新的解决方案和研究思路。
19.下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
20.图1表示本发明的量子片发射光谱随偏振角度的变化关系图。
21.图2表示本发明的量子片tem图。
22.图3表示本发明的量子片uv-vis图。
23.图4表示本发明的量子片偏振光谱强度随偏振角度的变化依赖图。
具体实施方式
24.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
25.实施例1
26.a)取0.05mmol卤化铅、0.05mmol卤化铯、0.15mmol表面配体溶于10ml水中，通过超声或者加热搅拌等方式得到分散均匀的前驱体溶液；
27.b)将步骤a)得到的前驱体溶液利用液氮冷冻，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光，之后通过真空干燥，可得钙钛矿的粉末；液氮冷冻可以由任何能够实现低温快速冷冻的方式代替；
28.c)将b)所得粉末分散于己烷中10000rpm离心15min，；
29.d)样品表征：取适量c)进行tem、uv-vis和偏振光谱的表征。
30.实施例2
31.a)取0.5mmol卤化铅、0.5mmol卤化铯、1.5mmol表面配体溶于50ml水中，通过超声或者加热搅拌等方式得到分散均匀的前驱体溶液；
32.b)将步骤a)得到的前驱体溶液利用液氮冷冻，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光，之后通过真空干燥，可得钙钛矿的粉末；液氮冷冻可以由任何能够实现低温快速冷冻的方式代替；
33.c)将b)所得粉末分散于己烷中10000rpm离心15min，；
34.d)样品表征：取适量c)进行tem、uv-vis和偏振光谱的表征。
35.实施例3
36.a)取0.05mmol卤化铅、0.05mmol卤化铯、0.15mmol表面配体溶于10ml水中，通过超声或者加热搅拌等方式得到分散均匀的前驱体溶液；
37.b)将步骤a)得到的前驱体溶液利用液氮冷冻，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光，之后通过真空干燥，可得钙钛矿的粉末；液氮冷冻可以由任何能够实现低温快速冷冻的方式代替；
38.c)将b)所得粉末分散于己烷中8000-12000rpm离心15min，；
39.d)样品表征：取适量c)进行tem、uv-vis和偏振光谱的表征。
40.实施例4
41.a)取0.05mmol卤化铅、0.05mmol卤化铯、0.15mmol表面配体溶于10ml水中，通过超声或者加热搅拌等方式得到分散均匀的前驱体溶液；
42.b)将步骤a)得到的前驱体溶液利用液氮冷冻，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光，之后通过真空干燥，可得钙钛矿的粉末；液氮冷冻可以由任何能够实现低温快速冷冻的方式代替；
43.c)将b)所得粉末分散于己烷中10000rpm离心10-25min，；
44.d)样品表征：取适量c)进行tem、uv-vis和偏振光谱的表征。
45.基于上述测验结果，可以看到，本发明的方法利用水作溶剂通过冷冻干燥过程可以制备出5nm左右的小尺寸钙钛矿量子片，由于强烈的量子限制效应，uv-vis图中出现了明显的激子吸收峰。并且所制备的量子片，发光峰位于484nm处，通过正弦函数拟合，偏振发光光谱随偏振角度表现出周期性的变化依赖性。
46.上述实施方式仅用于说明本发明的内容，但这并非是对本发明的限制，本领域的相关技术人员在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出相应的调整和变型，因此所有等同替换或等效变型的方式形成的技术方案均属于本发明的保护范围。