论文部分内容阅读
全无机铯铅卤钙钛矿纳米粒子具有发光颜色可调、量子产率高等优点,并且有着比有机-无机杂化钙钛矿更高的稳定性,可用于照明、纳米激光器、太阳能电池和发光二极管,近年来引起了人们的广泛关注,研究人员也对其产生了浓厚的兴趣。但是对于荧光铯铅卤钙钛矿纳米粒子的合成目前主要有以下两种方法,一种是热注入法,此方法合成过程繁琐需要在气体保护下进行,反应前要对前驱体进行预处理,合成所需温度较高,需要一定的能量输入,不适合大规模生产;另一种是室温重结晶的方法,虽然此方法可在大气环境中室温下进行反应,但是反应过程需要用到甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)等有机溶剂,这些溶剂都有一定的毒性,并且挥发后对人体会造成危害,若要工业化生产便会产生大量的废液,不仅对环境造成危害也增加了废液处理的负担。本文旨在用环境友好型方法合成具有较高荧光性能的钙钛矿纳米粒子,主要针对钙钛矿纳米粒子的形成、可控制备及荧光性能进行了系统的研究。主要研究内容包括:1.以Pb(NO3)2为铅源,1,3,5-均苯三甲酸为配体,制备了Pb2(1,3,5-H3BTC)2(H2O)5,又以其为原料通过研磨的方法制备了CsPbX3/Pb2(1,3,5-H3BTC)2(H2O)5(X=Cl,Br,I,Cl/Br,Br/I)复合发光材料,所制备的CsPbX3/Pb2(1,3,5-H3BTC)2(H2O)5复合发光材料具有荧光强度高并且发光颜色可实现可见光范围内全光谱调节等特点,没有毒性有机溶剂的使用,减小了生产过程中对环境的危害,适合工业化大规模生产。进行多组实验探究合成过程中反应物加入量对其荧光性能的影响,得出最佳实验条件。以1,3,5-均苯三甲酸作为配体可限制Pb2+离子的移动,防止研磨过程中形成大块颗粒,简化了一般研磨制备CsPbX3纳米粒子的实验过程,同时聚乙烯吡咯烷酮的加入,增加了产物的稳定性。2.以水和乙醇混合溶液为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮辅助合成了一种具有较好荧光性能的Cs4PbX6零维钙钛矿纳米粒子,制备的Cs4PbX6纳米粒子具有较高的荧光强度,较窄的荧光发射峰半波宽度,并且可通过对卤素组分的调节来实现荧光发射波长在可见光范围内全光谱的调节。所制备的Cs4PbX6纳米粒子具有较高的光稳定性和热稳定性。以Pb(NO3)2作为铅源,CsBr作为铯源,前驱体均可在水中进行溶解,避免了DMF的使用,聚乙烯吡咯烷酮的添加可使Pb(NO3)2在乙醇中形成稳定的溶液。系统的研究了原料的加入量、反应溶剂、聚乙烯吡咯烷酮分子量等实验参数对所得Cs4PbBr6纳米粒子荧光性能的影响。论证了其形成机理,由于CsBr和Pb(NO3)2在乙醇中的溶解度远低于其在水中溶解度,因此,在水中溶解后加入无水乙醇中便会结晶,又由于处在CsBr较丰富的环境,因此更容易形成Cs4PbBr6纳米粒子。