一种手性钙钛矿纳米晶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种手性钙钛矿纳米晶及其制备方法与应用，所述手性钙钛矿纳米晶为在钙钛矿纳米晶表面共价连接手性配体形成的手性化合物；通过本发明专利技术制备方法制备得到的手性钙钛矿纳米晶，是一种全新的手性钙钛矿纳米晶，实现了钙钛矿纳米晶的手性光学行为，使得钙钛矿纳米晶的圆二色性行为在220‑520nm之间可调，可以揭示出手性配体与纳米晶之间的不同的相互作用机制，并且通过微波合成的方法，简单有效，为实现其在自旋电子材料、3D显示材料或半导体纳米晶材料制备中应用提供了便利。

Chiral perovskite nanocrystals and their preparation methods and Applications

The present invention provides a chiral perovskite nanocrystalline and its preparation method and application. The chiral perovskite nanocrystalline is a chiral compound formed by covalently connecting the chiral ligand on the perovskite nanocrystalline surface, and the chiral perovskite nanocrystals obtained by the preparation method are a new kind of chiral perovskite nanocrystals. The chiral optical behavior of the perovskite nanocrystals has been realized, which makes the circular two color behavior of the perovskite nanocrystals adjustable between 220 and 520nm. It can reveal the different interaction mechanism between the chiral ligand and the nanocrystalline, and the method of microwave synthesis is simple and effective to realize its spintronic material, 3D The application of display materials or semiconductor nanocrystalline materials is facilitated.

【技术实现步骤摘要】
一种手性钙钛矿纳米晶及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米材料领域，涉及一种手性钙钛矿纳米晶及其制备方法与应用。
技术介绍
手性，构成了自然界的基本生命现象和定律，与整个宇宙的活动息息相关。一个物体通过旋转和移动，不能与其镜像重合，则说明该物体具有手性。设计和制备具有手性光学活性的功能材料，已经成为化学、生命科学、材料学和物理学等领域重要的发展方向。手性材料在生物医学领域有极其重要的应用，如制药学、诊断分析、生物工程等。有些药物有左、右旋两种，其化学性质完全一样，但微观作用机理和药力、毒性等方面可能完全不同。有些药物只有其中一种分子结构对疾病有疗效，而其对映异构体的疗效甚微或不起作用，甚至有剧毒。通过测量分子的手性光学行为，就可以获得分子对映体的浓度。手性材料在光电子领域也显示出非常光明的应用前景。手性材料最显著特点是可以用来产生圆二色性(CD)和圆偏振发光(CPL)。比如，手性铕配合物可以用来产生电致圆偏振发光。圆偏振光是很多光子技术的中心。光或电激发的圆偏振光对于发展3D显示、光信息存储、自旋电子学器件、太阳能电池和量子密码学光源及低阈值圆偏振激光都非常重要。合成各种手性材料的是一个非常热门的研究课题，具有广泛的应用前景。同时，合成具有可调手性光学行为的材料具有更加重要的现实意义。与简单的有机分子相比，手性半导体纳米晶最近才受到研究者的广泛关注，研究范围还相当有限。到目前为止，人们仅仅合成了少数几种具有手性光学活性的半导体纳米晶，如CdSe和CdS，其中有些纳米晶已经具有技术应用潜力。利用手性配体制备手性CdSe和CdS纳米晶时，复合材料具有手性外壳和非手性的核心。更重要的是，人们在手性纳米晶中观察到圆偏振发光。从应用的角度来看，合成不同种类的手性无机纳米晶是极其重要的。尽管目前已经开发了几种手性半导体纳米晶，但仍有很大的必要合成其他类型的手性纳米晶。近年来，全无机钙钛矿CsPbX3(X＝Cl,Br,I或者任意两者的混合物)纳米晶得到越来越多的关注以及应用，由于它独特且优异的光电性能，包括较高的光荧光量子产率(高达90％)、较窄的发光光谱半峰宽(12-42nm)、较宽的颜色可调性(400-750nm)等。其合成方法也趋于多样化，既可以使用传统形式的热注入法，又可以在常温下通过阴离子交换法进行，并且二者具有几乎一样的发光性能。因此，多样化的合成方法及优异的光电性能使得钙钛矿纳米晶在照明LED领域具有更广泛的前景。由于广泛应用于非线性光学、激光、发光二极管、光电和光子检测等领域，钙钛矿纳米晶已经引起了广泛关注。因此，人们在合成钙钛矿纳米晶和探索其在光电器件中的潜在应用做出了大量不懈的努力。制备手性钙钛矿纳米晶是在拓展其在自旋电子学、生命科学和3D显示方面至关重要。尽管钙钛矿纳米晶的光电特性得到了广泛研究，但是目前还没有文献报道过手性钙钛矿纳米晶的合成方法，这就在某种程度上限制这种优良光电材料的应用。CN107128967A公开了一种全无机CsPbX3钙钛矿纳米晶的合成方法，将前驱体加入溶解有油酸和油胺的十八烯中，搅拌的同时加热至110～160℃，然后用冰水冷却，加入乙酸乙酯进行沉淀，最后固液分离除去上清液，即得钙钛矿纳米晶，此方法仅在制备的过程中对合成方法进行了改进，并没有制备得到手性的钙钛矿纳米晶，限制了其应用于更广泛的领域；CN105523581B公开了一种单尺寸CsPbX3钙钛矿纳米晶的制备方法，其将羧酸铯溶液加入到N2保护的溴化铅溶液中进行反应，得到单尺寸的CsPbBr3钙钛矿纳米晶；将CsPbBr3钙钛矿纳米晶分散于正己烷中，并逐滴加入氯化铅溶液或碘化铅溶液进行反应，得到单尺寸的CsPbX3钙钛矿纳米晶，此方法虽然具有操作简单，产物尺寸易调，但是制备得到的CsPbBr3钙钛矿纳米晶也不具有手性中心，限制了其光学行为方面的应用。因此，如何制备一种新型钙钛矿纳米晶，拓展其光学领域的应用，具有非常重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种手性钙钛矿纳米晶及其制备方法与应用。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种手性钙钛矿纳米晶，所述手性钙钛矿纳米晶为在钙钛矿纳米晶表面共价连接手性配体形成的手性化合物。本专利技术提供的手性钙钛矿纳米晶，其是通过手性配体与钙钛矿纳米晶表面共价连接而得到的手性化合物，是一种全新的手性钙钛矿纳米晶，实现了钙钛矿纳米晶的手性光学行为，使得钙钛矿纳米晶的圆二色性行为在220-520nm之间可调，可以揭示出手性配体与纳米晶之间的不同的相互作用机制。优选地，所述钙钛矿纳米晶为CsPbX3纳米晶，其中X为Cl、Br或I中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述手性配体为(1S,2S)-1,2-环己二胺、(1R,2R)-1,2-环己二胺或中的任意一种，其中R为氢、甲基、乙基、氟、氯、溴或碘中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中，上述手性配体合成简单，价格低廉，是一种新型有效的可以实现手性光学行为的配体。在本专利技术中，手性配体的选择是特异性的，应用其他手性配体则无法得到手性钙钛矿纳米晶，环己二胺结构简单、价格低廉，并且具有很强的手性，而以往关于环己二胺手性光学行为还没有相关研究，其他可能具有手性光学行为的配体制备半导体纳米晶同样没有相关研究，因此本专利技术选择了环己二胺作为手性配体，创造性地开拓了一种新型钙钛矿纳米晶的手性配体，这不仅可以丰富手性配体的种类选择范围，还大大节省了制备成本。优选地，所述手性钙钛矿纳米晶具有如下结构：其中为钙钛矿纳米晶，具形状接近为立方体。优选地，所述手性钙钛矿纳米晶的圆二色光谱的波长为220～520nm，例如可以是220nm、250nm、280nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm或520nm。在本专利技术中，相比于现有技术中制备的钙钛矿纳米晶，其手性光学行为不可调控，固定在某些波段范围内，而本专利技术通过对手性钙钛矿纳米晶的圆二色行为进行调控，对于理解配体与半导体纳米晶之间的相互作用非常重要，对于实现手性半导体纳米晶的工程应用也具有重要的价值。第二方面，本专利技术还提供了如第一方面所述的手性钙钛矿纳米晶的制备方法，所述制备方法为：将钙钛矿纳米晶与手性配体在溶剂中混合，微波反应得到所述手性钙钛矿纳米晶。在本专利技术中，参与反应的钙钛矿纳米晶为表面带有油胺的钙钛矿纳米晶，而表面不带油胺的钙钛矿纳米晶在反应时，反应很难进行，无法制备手性钙钛矿纳米晶。油胺可以使钙钛矿纳米晶很好的分散在有机溶剂里面，能够有较高的荧光量子产率和较少的缺陷。如果钙钛矿纳米晶表面无油胺，此时CsPbX3会团聚很厉害，导致最终手性光学行为较差以及溶液分散性不好，影响反应进行及钙钛矿纳米晶光学行为。在本专利技术中，表面带有油胺的钙钛矿纳米晶通过本研究组自行制备得到。优选地，所述钙钛矿纳米晶与手性配体反应的质量比为(0.08～6.8):1，例如可以是0.08:1、0.1:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、6.5:1或6.8:1，其中，钙钛矿纳米晶的质量为表面带有油胺的钙钛矿纳米晶的质量。在本专利技术中，通过控制钙钛矿纳米晶与手性配体的质量比方便地实现圆二色行为调控。在本专利技术中，当手性配体与钙钛矿纳米晶的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手性钙钛矿纳米晶，其特征在于，所述手性钙钛矿纳米晶为在钙钛矿纳米晶表面共价连接手性配体形成的手性化合物。

【技术特征摘要】
1.一种手性钙钛矿纳米晶，其特征在于，所述手性钙钛矿纳米晶为在钙钛矿纳米晶表面共价连接手性配体形成的手性化合物。2.根据权利要求1所述的手性钙钛矿纳米晶，其特征在于，所述钙钛矿纳米晶为CsPbX3纳米晶，其中X为Cl、Br或I中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的手性钙钛矿纳米晶，其特征在于，所述手性配体为(1S,2S)-1,2-环己二胺、(1R,2R)-1,2-环己二胺或中的任意一种，其中R为氢、甲基、乙基、氟、氯、溴或碘中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的手性钙钛矿纳米晶，其特征在于，所述手性钙钛矿纳米晶具有如下结构：其中为钙钛矿纳米晶。5.根据权利要求1所述的手性钙钛矿纳米晶，其特征在于，所述手性钙钛矿纳米晶的圆二色光谱的波长为220～520nm。6.根据权利要求1-5中任一项所述的手性钙钛矿纳米晶的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺廷超，张俊民，林晓东，李珺子，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44