【钙钛矿量子点的合成方法分析2600字】

XII钙钛矿量子点的合成方法分析目录TOC\o"1-3"\h\u31023钙钛矿量子点的合成方法分析 -1-244601.1热注射法 -1-90511.2溶剂热法 -2-195681.3球磨法 -2-102661.4一步反应法 -2-130731.5阴离子交换法 -3-41561.6过饱和重结晶法 -4-140081.7微波合成法 -5-1.1热注射法高温热注射法最早是由Protesescu等人的研究小组REF_Ref28195\r\h[5]提出，在2015年，他们报道利用热注射法合成了全无机钙钛矿量子点,（X=Cl，Br，I）。实验步骤如下：将合成的油酸铯前驱体以极快的速度注入到含有卤化铅盐（PbX2）和配体的十八烯高温溶液中，经过一定时间的反应后用冰水浴冷却直至得到CsPbX3（X=Cl，Br，I）量子点胶体。获得从近紫光到近红外光（410~700nm）连续可调的荧光光谱可以改变卤离子的种类、比例和反应温度等方式这种方式不仅对调节荧光光谱来说非常有效，而且还可提高量子产率和获得较窄的半峰宽（如图2-4）。原因是钙钛矿的带隙作用机制一方面由Pb的4f轨道决定，一方面由卤素的3d轨道决定所以改变。此外，钙钛矿是低密度的离子晶体，其微小的缺陷一般情况下都是体现在导带上，这就是荧光量子产率水平比较高的原因。若聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和量子点有效的结合，发光二极管可以从不同的颜色（如红色、黄色、绿色和蓝色）中获得，其颜色范围为标准NTSC的140%。除此之外，Zhang研究小组REF_Ref28332\r\h[6]利用一样的原理，不断改变反应时间的取值，研究的主要对象是CsPbBr3的形状，在不同的时间发生的不断变化，纳米线随着量子点的降低而提高，最终产生一定程度的纳米片。假如时间的长度取值范围是大于40分钟，小于90分钟，将不会再产生纳米片，最终产生的纳米线直径的取值是12nm，长度的取值是5μm，时间越久，就越不会产生纳米线，而形成的量子点尺寸规模比较大。图2-4热注射法合成钙钛矿的荧光照片及荧光光谱REF_Ref28332\r\h[6]1.2溶剂热法古往今来，溶剂热法在纳米晶的生产上面至关重要。作用期间，前驱体、非水溶剂二者有效结合，容器是不锈钢高压釜，温度和时间都要符合规定。Chen等研究人员REF_Ref28469\r\h[7]将PbBr2在十八碳烯（ODE）和油酸（OA）中溶解，然后在箱中用磁搅拌预溶。然后将这些原料装入高压反应釜中，调节温度使温度达到实验所要求的160摄氏度，然后将其放入烘箱中反应30分钟。将反应液自然冷却至室温，再利用离心技术收集最终产物，最终得到的量子点呈现出发射波长长、半峰宽窄和荧光量子产率高等特点。与现有的其他合成方法相比，溶剂热法具有设置简单、对组成和形貌的精确控制、均匀性高，高结晶度等优点。1.3球磨法ZhuREF_Ref28522\r\h[8]等人通过将CsX和PbX的金属盐作为直接原料通过机械混合，特别是高速铣削，诱导热量通过机械化学研磨/球磨将无机钙钛矿量子点制备成发光多组分共晶体。简单而绿色的策略绕过了有毒有机和无机溶剂的常规使用、高反应温度和惰性气体保护，从而实现了CsPbX3的构建，钙钛矿的构成和光致发光属性就十分方便调节。制备的无机钙钛矿量子点在光激发时表现出分子电子供体的快速电荷转移的优点适合于光电转换器件的应用。1.4一步反应法在2016年的时候，Chen的研究小组REF_Ref28603\r\h[9]在注入高温热溶液的方法上取得进一步的改进，第一步是使得卤化铅盐前驱体以及油酸铯前驱体进行有效的合成，在这个时候，还可以使得它们充分的混合并进行加热，温度的取值为大于50℃~170℃，等待一定的时间，最后冷水浴冷却使得温度达到室温的温度，最终采用离心分离的办法，产生需要的量子点。为获得波长范围为360~700nm的量子点和产率高达87%的荧光量子，可以选用不同范围的反应温度、不同类型的阴离子及不同离子的配置比例。Chen等研究人员在实验中使用反应物的总量是原先的20倍，产生高荧光量子产率的绿光钙钛矿量子和红光钙钛矿量子点（如图2-5），该种方法在工业领域发挥重要的作用。图2-5一步合成法合成的绿光钙钛矿量子点和红光钙钛矿量子点REF_Ref28603\r\h[9]1.5阴离子交换法卤素的成分有所不同就会产生丰富多样的带隙宽度以及不同程度的吸收光谱。比如将铅的卤化物溶解到十八碳烯(ODE)中，然后与钙钛矿甲苯溶液与其有效的结合，达到转换阴离子的目的，最终得到阴离子成分多种多样的全无机钙钛矿。除此之外，Nedelcu、Protesescu等REF_Ref29077\r\h[10]利用一样的方式，不断改变卤化物的占比，可以在整个可见光谱区域（410~700nm）有效地调节荧光光谱，而且产生的荧光量子产率高、半峰宽窄，颜色从刚开始的蓝色最后转变为红色。另外适当比例混合的不同卤离子的量子点最终可以产生均匀的CsPb（Cl/Br）3或CsPb（Br/I）3组分。Akkerman等研究人员REF_Ref29116\r\h[11]提出阴离子交换法来调控胶体CsPbX3（X=Cl，Br，I）的光学性质。各种各样的卤化铅盐和钙钛矿量子点有效的结合（如图2-6），用最少的时间交换卤离子，就可以得到可见光谱中任意波长的钙钛矿量子点,它的晶型不会发生任何改变，形貌也维持原状。归纳整理荧光光谱，得出结论，交换阴离子期间，初始量子点的构造没有发生改变而且整体稳定性也并没有遭到破坏。除此之外，卤化物不一样，离子钙钛矿可以在短时间内完成阴离子交换，而且晶格中卤离子构成均匀,卤化物的比例不是由最开始混合的量子点中离子的比例决定，而是其离子的相对比例决定。用阴离子交换制备的CsPbX3材料可以得到覆盖整个可见光区域的荧光光谱，而且卤素离子比例的改变可以改变峰的位置。但是该方法唯一不足的是当Br-被Cl-或I-取代后荧光量子产率有所下降。图2-6采用阴离子交换法合成钙钛矿量子点REF_Ref29116\r\h[11]1.6过饱和重结晶法2016年，利用过饱和重结晶法制备钙钛矿量子点被南京理工大学的Zeng等人的课题组REF_Ref29596\r\h[12]首次提出。以CsPbBr3为例，把CsBr和PbBr2作为离子源溶解在二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基亚砜（DMSO）中，加入油胺和油酸作为表面配体，利用溴铯铅在甲苯溶液中溶解度低，然后再将CsBr和PbBr2溶液加入到甲苯中，在几秒钟后就可以获得绿光量子点。改变卤离子的种类与比例不仅可以得到多种颜色的钙钛矿量子点，而且荧光量子产率也不低，半峰宽还窄，最低可达18nm，更重要的是非常平稳，处于室温条件下可以保存30天的时间，对于荧光量子产率的取值来说，仅仅减少了10%。之后，研究学者用一样的办法产生钙钛矿量子点，它最终的量子产率所占的比例最高取值超过80%，卤离子占比，沉淀剂温度取值都不一样，最终荧光峰的取值范围由380nm到693nm，产生丰富多样的有机酸和胺。不同的沉淀方式，最终纳米粒子构造不一样,如二维纳米片等（如图2-7）。图2-7不同形貌的钙钛矿量子点REF_Ref29596\r\h[12]1.7微波合成法Long课题组REF_Ref29730\r\h[16]，利用了各种物体可以有效的吸收微波能量并转化为热能的作用原理，使自身均匀的升温，可以有效地掌握结晶产生的速率，达到高温注射法所不能企及的产量。晶体生长过程如图2-8所示，在微波辐射下