新型钙钛矿量子点的合成及氮化硼纳米材料辅助提高其稳定性的研究

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新型钙钛矿量子点作为一种新的发光材料进入人们的视野。这种新型的量子点发光材料具有低廉的成本、高效的吸光效率、高的载流子迁移率、极窄的发光峰以及全面的光谱范围,其在生物荧光标记、太阳能电池板、LED显示屏等领域有着巨大的应用前景。但同时,钙钛矿量子点材料有着稳定性不足的缺点,这严重制约了其进一步的发展和应用。本文中我们首次利用新型的激光烧蚀合成方法合成了钙钛矿量子点;利用氮化硼的透光透波特性、高化学稳定性以及高热导率等特性,使之与钙钛矿量子点进行复合,以提高稳定性。具体研究如下:(1)采用了在新型溶液中激光烧蚀的方法合成了全光谱系的无机钙钛矿量子点。该方法使用连续激光器作为热源,不需要采用气氛保护,在溶液中进行钙钛矿量子点的合成。新型激光烧蚀合成法的样品发光性能优异:蓝绿红三原色的样品分别为:CsPbCl1.5Br1.5、CsPbBr3、CsPbBr0.75I2.25,其发光峰位分为460 nm、514 nm、653 nm,发光峰的半高宽分别为14 nm、15 nm、38 nm,量子效率分别为:40%、92%、77%。激光的瞬间高能作用,可以令量子点在短时间快速成型,且保证量子点成功合成的同时,大幅降低合成所需要的时间。这使得量子点的尺寸更加细小,成型更加规则。(2)利用氮化硼的高化学稳定性以及透光透波特性,将其与钙钛矿量子点进行复合,从而提高量子点的稳定性。复合材料发光峰位没有明显的偏移和改变。复合的氮化硼-钙钛矿量子点样品的荧光寿命和量子效率有一些变化:BNNP-CsPbBr3和BNNP-CsPbBr0.75I2.25的荧光寿命分别为12.2 ns和15.8 ns,量子效率为81%和62%,较复合前略微下降。从瞬态的PL发光数据来看,复合样品的发光性能有所衰减,相对的,复合样品的稳定性得到了较大的提升。在96 h的紫外线照射测试之后,复合样品的PL强度仍能达到原本发光强度的80%。在温度稳定性测试之中,经过90℃的高温处理后,复合的BNNP-CsPbBr3样品仍保有50%的PL强度。更有趣的是,将BNNP-CsPbBr0.75I2.25样品在非遮光自然环境下放置80天,其仍能够发出明亮的橙光。BN透光透波特性,确保了在孔洞中的量子点仍然可以进行光致发光;BN的高化学稳定性令其可以为孔洞中的量子点“遮风挡雨”,避免量子点过多与外界接触。
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