一种柔性量子点闪烁屏及其制备方法

技术领域

本发明属于闪烁屏制备领域，尤其涉及一种柔性量子点闪烁屏及其制备方法。

背景技术

闪烁体核辐射探测器被广泛的应用于医学成像、安全检查、科学研究等领域。目前常用的闪烁体材料包括铊活化的碘化钠(NaI(Tl))、碘化铯(CsI)、锗酸铋(BGO)、掺铈正硅酸钆(GSO(Ce))等。这些闪烁体材料都具有自己独特的闪烁特性，例如光产额高、响应速度快、衰减时间短、稳定性好。然而传统的闪烁体材料大多采用提拉法在高温条件下制备，成本较高，且由于跃迁能固定，不能产生可调谐的闪烁，一定程度上限制了它们更广泛的应用。

近年来，量子点发光材料成为了研究热点。量子点材料是纳米尺度的一种零维材料，由于其小尺寸效应与量子限域效应，较大的比面积，所以有很好的放光效率，且调节量子点材料的尺寸就可以达到调节带隙的目的。相比于传统的薄膜或者体发光材料而言，量子点具有诸多优势。其中钙钛矿量子点材料具有发光光谱带极窄，发光量子产率高，成本低廉，制备简便，发射波长在可见光区可调等优点。可作为新型闪烁体材料制备高性能低成本的核辐射探测器。

然而，钙钛矿材料离子晶体的本质特性，决定了其对水、热等环境的不稳定性，因而在探测器件制备、使用、保存过程中存在着或多或少的限制，阻碍了其将来的产业化应用。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种具有高透明性且发光效率稳定的柔性量子点闪烁屏；

本发明的第二目的是提供该闪烁屏的制备方法。

技术方案：本发明柔性量子点闪烁屏，该闪烁屏包括底层和顶层的透明聚合物胶体层，及通过该底层和顶层的透明聚合物胶体层被包裹的钙钛矿量子点层。

本发明的柔性量子点闪烁屏采用透明聚合物胶体层对钙钛矿量子点进行包裹，进而有效避免了目前钙钛矿因使用过程中水、热等环境而造成其结构破坏，发光效率减弱等稳定性差的问题，保证钙钛矿的发光效率，增强在空气中的稳定性，延长钙钛矿的使用寿命。

优选的，透明聚合物胶体层可为UV胶层。

本发明制备柔性量子点闪烁屏的方法，包括如下步骤：分别制备含有透明聚合物胶体层的衬底和钙钛矿量子点溶液，将该钙钛矿量子点溶液涂覆于衬底上固化形成钙钛矿量子点层，并在其上涂覆透明聚合物胶体作为顶层，与底层的透明聚合物胶体层进行包裹，待其固化后即制得该柔性量子点闪烁屏。

本发明采用层包裹的形式制备量子点闪烁屏，保证钙钛矿的发光效率，增强在空气中的稳定性，延长钙钛矿的使用寿命。进一步说，制备含有透明聚合物胶体层的衬底是将透明聚合物胶在100-1000rpm条件下涂覆于衬底上，涂覆的时间为2-60s。钙钛矿量子点溶液的涂覆采用旋转滴涂方式，滴涂20-300层，每层2-5滴。钙钛矿量子点溶液旋转滴涂的转速为50-2000rpm，时间为2-60s。涂覆透明聚合物胶体层作为顶层时的转速为50-1000rpm，时间为2-60s。钙钛矿量子点溶液的固化时间为1-30s，顶层的透明聚合物胶体层固化时间为2-60s。

再进一步说，本发明钙钛矿量子点溶液由如下步骤制得：配制浓度为0.02-2mol/L的钙钛矿前驱体溶液，按体积比1:100-500将该钙钛矿前驱体溶液溶于甲苯中，搅拌制得钛矿量子点溶液。

更进一步说，本发明钙钛矿前驱体溶液由如下步骤制得：将等摩尔的CH

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该量子点闪烁屏采用层包裹钙钛矿量子点的形式，确保了钙钛矿的发光效率，增强在空气中的稳定性，延长钙钛矿的使用寿命，并且透明、柔性的特点使其应用更加广泛，例如高分辨的X射线医学成像；同时制备方法操作简便、成本低、可控性强、重复性强等特点，适用于大量生产，利于推广应用和实现生产工业化。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的透明无明显大尺寸钙钛矿粒子团的量子点溶液图；

图2为本发明实施例1制备的透明无明显大尺寸钙钛矿粒子团的量子点溶液在紫外灯下的发光性图；

图3为本发明实施例1制备的透明的柔性闪烁屏薄膜；

图4为本发明实施例1制备的透明的柔性闪烁屏薄膜在紫外灯下的发光性图；

图5为本发明实施例1制备的透明的柔性闪烁屏薄膜在水中的发光性图；

图6为本发明实施例1薄膜所测得的光致发光光谱；

图7为本发明实施例5制备的透明无明显大尺寸钙钛矿粒子团的量子点溶液图；

图8为本发明实施例5制备的透明无明显大尺寸钙钛矿粒子团的量子点溶液在紫外灯下的发光性图；

图9为本发明实施例5制备的透明的柔性闪烁屏薄膜；

图10为本发明实施例5制备的透明的柔性闪烁屏薄膜在紫外灯下的发光性图；

图11为本发明实施例5薄膜所测得的光致发光光谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

需要说明的是，本发明采用的基础原料均可从市场上购买获得。

实施例1

(1)将0.224gCH

(2)以石英片为旋涂衬底，在100rpm条件下旋涂一层UV胶，时间为2s，随后用波长365nm的紫外灯照射1s固化，在其上逐层旋涂量子点溶液，滴涂20层，每层2滴，旋涂机的转速为50rpm，时间为2s，每层照射时间1s；

(3)旋涂完量子点溶液后，再在上面旋涂一层UV胶进行包覆，旋涂机转速为50rpmrpm，时间为2s，再用紫外灯照射1s固化，制得柔性闪烁薄膜。

将该实施例1制备的量子点溶液和柔性闪烁薄膜分别进行检测，获得的结果如下图1至图5所示。通过该图1及图2可知，该量子点有良好的透明性和发光性；通过图3至图6可知，薄膜样品不仅均匀透明，而且其发光强度也很高，将其放入水中后，仍能正常发光，说明其具有良好的密封性。

实施例2

(1)将0.224gCH

(2)以石英片为旋涂衬底，在200rpm条件下旋涂一层UV胶，时间为10s，随后用波长365nm的紫外灯照射5s固化，在其上逐层旋涂量子点溶液，滴涂50层，每层2滴，旋涂机的转速为150rpm，时间为10s，每层照射时间3s；

(3)旋涂完量子点溶液后，再在上面旋涂一层UV胶进行包覆，旋涂机转速为150rpmrpm，时间为10s，再用紫外灯照射3s固化，制得柔性闪烁薄膜。

实施例3

(1)将0.448gCH

(2)以石英片为旋涂衬底，在1000rpm条件下旋涂一层UV胶，时间为60s，随后用波长365nm的紫外灯照射100s固化，在其上逐层旋涂量子点溶液，滴涂300层，每层5滴，旋涂机的转速为2000rpmrpm，时间为60s，每层照射时间30s；

(3)旋涂完量子点溶液后，再在上面旋涂一层UV胶进行包覆，旋涂机转速为1000rpmrpm，时间为60s，再用紫外灯照射30s固化，制得柔性闪烁薄膜。

实施例4

(1)将1.12gCH

(2)以石英片为旋涂衬底，在500rpm条件下旋涂一层UV胶，时间为30s，随后用波长365nm的紫外灯照射50s固化，在其上逐层旋涂量子点溶液，滴涂200层，每层4滴，旋涂机的转速为1500rpmrpm，时间为30s，每层照射时间15s；

(3)旋涂完量子点溶液后，再在上面旋涂一层UV胶进行包覆，旋涂机转速为500rpmrpm，时间为30s，再用紫外灯照射15s固化，制得柔性闪烁薄膜。

实施例5

(1)将0.448gCH

(2)以石英片为旋涂衬底，在200rpm条件下旋涂一层UV胶，时间为5s，随后用波长365nm的紫外灯照射10s固化，在其上逐层旋涂量子点溶液，滴涂250层，每层3滴，旋涂机的转速为200rpmrpm，时间为5s，每层照射时间10s；

(3)旋涂完量子点溶液后，再在上面旋涂一层UV胶进行包覆，旋涂机转速为200rpmrpm，时间为5s，再用紫外灯照射15s固化，制得柔性闪烁薄膜。

将该实施例5制备的量子点溶液和柔性闪烁薄膜分别进行检测，获得的结果如下图7至图11所示。通过该图7及图8可知，该量子点有良好的透明性和发光性；通过图9至图11可知，薄膜样品不仅均匀透明，而且其发光强度也很高。