一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法及其应用技术

本发明专利技术揭示了一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，该方法包括如下步骤：S1：将CH3NH3Br，PbBr2和正辛胺溶解在DMF（N,N‑二甲基甲酰胺）中，得到钙钛矿量子点前驱液；S2：取S1步骤中的钙钛矿量子点前驱液加入含有油酸的剧烈搅拌的甲苯溶液中，并保持钙钛矿量子点前驱液与甲苯溶液的体积比为1:16~1:8，充分搅拌，反应，得到澄清的黄绿色的钙钛矿量子点溶液；S3：向S2步骤中的钙钛矿量子点溶液加入聚氧化乙烯的甲苯溶液，搅拌，反应，得到聚合物钙钛矿量子点溶液；S4：向S3步骤中的溶液加入乙腈试剂，离心，取沉淀烘干，得到聚合物钙钛矿量子点粉末。本发明专利技术制备工艺简单，原材料成本低廉，易于操作。

Synthesis and Application of an Organic Polymer Perovskite Quantum Dot

The invention discloses a preparation method of organic polymer perovskite quantum dots. The method comprises the following steps: S1: dissolving CH3NH3Br, PbBr2 and n-octylamine in DMF (N, N dimethylformamide) to obtain perovskite quantum dot precursor solution; S2: adding perovskite quantum dot precursor solution in S1 step into toluene solution with intense stirring of oleic acid, and maintaining perovskite. The volume ratio of mineral quantum dot precursor solution to toluene solution is 1:16~1:8, and the clarified yellow-green perovskite quantum dot solution is obtained by fully stirring and reacting; S3: adding toluene solution of polyethylene oxide to perovskite quantum dot solution in step S2, stirring and reacting to obtain polymer perovskite quantum dot solution; S4: adding acetonitrile reagent to solution in step S3, centrifuging and sinking. Polymer perovskite quantum dot powder was obtained by drying. The preparation process of the invention is simple, the raw material cost is low, and the operation is easy.

【技术实现步骤摘要】
一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法及其应用
本专利技术涉及一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法及其应用，可用于有机高分子化学合成

技术介绍
近年来，越来越多的课题组将钙钛矿量子点应用于发光二极管、太阳能电池、激光器件，光存储器等光伏领域，成为新能源材料领域的研究重点。钙钛矿量子点具有优异的光学性能，拥有激子束缚能低、载流子迁移率高、吸收光谱宽、发光峰窄等优点，通过调节钙钛矿量子点中的卤族元素，可实现任意可见光波段的光致发光。钙钛矿量子点具有超高的荧光量子产率，色域宽度＞125％，成为了下一代柔性显示、超薄显示最具潜力的新型材料。作为照明材料，钙钛矿量子点在实际的工业生产和应用中，依旧存在各种问题，其中最重要的一个问题就是稳定性问题，特别是有机无机杂化钙钛矿量子点。钙钛矿量子点对湿度，氧气和紫外线都非常的敏感，有机阳离子(MA+，EA+和FA+)，在这些环境因素的作用下极易发生降解。通常光照条件下，钙钛矿表面具有孤对电子，未成键的有机官能团和依靠范德瓦尔斯力吸附在表面的有机配体，这些表面缺陷会与空气中的氧气，水和二氧化碳反应转化为自由基团，进而从钙钛矿表面脱落，促进了钙钛矿量子点之间的团聚，分解。以有机无机杂化钙钛矿量子点为例，溶液中的自由基团与量子点中的MA+反应形成具有挥发性的CH3NH2，特别是在具有强光照射(光致发光显示器件)和强电压(电致发光显示器件)的条件下，更加剧钙钛矿量子点的分解。通常高密度的表面陷阱状态会导致非辐射复合的发生，因此有必要使用适当的表面封端配体对钙钛矿量子点的表面进行处理，选用合适的有机聚合物对量子点的表面进行处理，不仅可以减少量子点的表面缺陷，还能抑制氧气和水分引起的表面分解，大大提高钙钛矿量子点的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法及其应用。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现：种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，该方法包括如下步骤：S1：将CH3NH3Br，PbBr2和正辛胺溶解在DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中，得到钙钛矿量子点前驱液；S2：取S1步骤中的钙钛矿量子点前驱液加入含有油酸的剧烈搅拌的甲苯溶液中，并保持钙钛矿量子点前驱液与甲苯溶液的体积比为1∶16～1∶8，充分搅拌，反应，得到澄清的黄绿色的钙钛矿量子点溶液；S3：向S2步骤中的钙钛矿量子点溶液加入聚氧化乙烯的甲苯溶液，搅拌，反应，得到聚合物钙钛矿量子点溶液；S4：向S3步骤中的溶液加入乙腈试剂，离心，取沉淀烘干，得到聚合物钙钛矿量子点粉末。优选地，在所述S1步骤中，将0.44mmol的CH3NH3Br，0.40mmol的PbBr2和30μL的正辛胺溶解在1mL的DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中，形成透明的钙钛矿量子点前驱液。优选地，在所述S2步骤中，将S1步骤中得到的0.5mL钙钛矿量子点前驱液中滴入含有180μL油酸的剧烈搅拌的8mL甲苯溶液中，混合后的甲苯溶液立即变为黄绿色溶液，所有反应均在室温下在环境条件下进行。优选地，在所述S3步骤中，将S2步骤中得到的纯化后的钙钛矿量子点溶液用小瓶收集，将钙钛矿量子溶液、聚氧化乙烯的甲苯溶液和甲苯，按照体积比为500∶0∶500，500∶125∶375，500∶250∶250，500∶375∶125，500∶500∶0，分别制备样品名称为A、B、C，D和E的有机聚合物量子点的甲苯溶液，并在室温下搅拌，甲苯溶液的单位为10mgmL-1。优选地，在所述S4步骤中，待聚氧化乙烯与钙钛矿量子点溶液包裹反应完全后，向有机聚合物量子点的甲苯滴加适量乙腈试剂，离心机转速设置4500rpm.离心10min后，将黄色的沉淀进行干燥，得到有机聚合物钙钛矿量子点粉末。优选地，所述有机聚合物钙钛矿量子点的结构为ABX3，其中A为甲胺、甲脒、铯有机或者纯无机阳离子，B为铅、铜、锗金属元素，X为氯、溴、碘卤素；A为甲胺、甲脒、铯一种或者两种以上有机或者纯无机阳离子。优选地，在所述S3步骤中，聚氧化乙烯的分子量为200-1000000。优选地，所述聚氧化乙烯为以该聚合物为基础制备的其他离子配位聚合。优选地，所述有机聚合物钙钛矿量子点溶液，其溶剂为甲苯、氯苯、正己烷、乙腈可使量子点溶解且不破坏其结构的弱极性溶剂。本专利技术还揭示了一种有机聚合物钙钛矿量子点的应用，所述有机聚合物钙钛矿量子点可应用于太阳能电池、发光二极管、激光、薄膜晶体管、光电探测器或微传感器件。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：该方法采用水溶性聚合物聚氧化乙烯对其进行混合包裹，聚氧化乙烯的加入对钙钛矿量子点表面起到了钝化封装的作用，减少了钙钛矿量子点的表面缺陷，降低了空气中的氧气和水分引起钙钛矿量子点表面的分解，抑制了钙钛矿量子点表面的缺陷态导致的非辐射复合，包裹后的钙钛矿量子点的荧光量子效率提高59％。解决目前钙钛矿量子点，特别是有机无机杂化钙钛矿量子点表面缺陷多，稳定性差的问题。此外，本专利技术制备工艺简单，原材料成本低廉，重复性高，易于操作，为发光二极管，光探测器、太阳能电池，光电探测器和微传感等器件等光学器件领域提供了有效的活性层材料制备方法。附图说明图1为本专利技术聚合物钙钛矿量子点溶液的制备流程图。图2为本专利技术聚合物钙钛矿量子点的透射电子显微镜图片。图3为本专利技术聚合物钙钛矿量子点的傅里叶红外吸收图。图4为本专利技术聚合物钙钛矿量子点的X射线光电子能谱分析图。图5为本专利技术聚合物钙钛矿量子点的荧光衰减寿命图；具体实施方式本专利技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本专利技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。本专利技术揭示了一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，该方法包括如下步骤：S1：将CH3NH3Br，PbBr2和正辛胺溶解在DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中，得到钙钛矿量子点前驱液；S2：取S1步骤中的钙钛矿量子点前驱液加入含有油酸的剧烈搅拌的甲苯溶液中，并保持钙钛矿量子点前驱液与甲苯溶液的体积比为1∶16～1∶8，充分搅拌，反应，得到澄清的黄绿色的钙钛矿量子点溶液；S3：向S2步骤中的钙钛矿量子点溶液加入聚氧化乙烯的甲苯溶液，搅拌，反应，得到聚合物钙钛矿量子点溶液；S4：向S3步骤中的溶液加入乙腈试剂，离心，取沉淀烘干，得到聚合物钙钛矿量子点粉末。在所述S1步骤中，将0.44mmol的CH3NH3Br，0.40mmol的PbBr2和30μL的正辛胺溶解在1mL的DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中，形成透明的钙钛矿量子点前驱液。在所述S2步骤中，将S1步骤中得到的0.5mL钙钛矿量子点前驱液中滴入含有180μL油酸的剧烈搅拌的8mL甲苯溶液中，混合后的甲苯溶液立即变为黄绿色溶液，所有反应均在室温下在环境条件下进行。在所述S3步骤中，将S2步骤中得到的纯化后的钙钛矿量子点溶液用小瓶收集，将钙钛矿量子溶液、聚氧化乙烯的甲苯溶液和甲苯，按照体积比为500∶0∶500，500∶125∶375，500∶250∶250，500∶375∶125，500∶500∶0，分别制备样品名称为A、B、C，D和E的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1：将CH3NH3Br，PbBr2和正辛胺溶解在DMF(N，N‑二甲基甲酰胺)中，得到钙钛矿量子点前驱液；S2：取S1步骤中的钙钛矿量子点前驱液加入含有油酸的剧烈搅拌的甲苯溶液中，并保持钙钛矿量子点前驱液与甲苯溶液的体积比为1∶16～1∶8，充分搅拌，反应，得到澄清的黄绿色的钙钛矿量子点溶液；S3：向S2步骤中的钙钛矿量子点溶液加入聚氧化乙烯的甲苯溶液，搅拌，反应，得到聚合物钙钛矿量子点溶液；S4：向S3步骤中的溶液加入乙腈试剂，离心，取沉淀烘干，得到聚合物钙钛矿量子点粉末。

【技术特征摘要】
1.一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1：将CH3NH3Br，PbBr2和正辛胺溶解在DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中，得到钙钛矿量子点前驱液；S2：取S1步骤中的钙钛矿量子点前驱液加入含有油酸的剧烈搅拌的甲苯溶液中，并保持钙钛矿量子点前驱液与甲苯溶液的体积比为1∶16～1∶8，充分搅拌，反应，得到澄清的黄绿色的钙钛矿量子点溶液；S3：向S2步骤中的钙钛矿量子点溶液加入聚氧化乙烯的甲苯溶液，搅拌，反应，得到聚合物钙钛矿量子点溶液；S4：向S3步骤中的溶液加入乙腈试剂，离心，取沉淀烘干，得到聚合物钙钛矿量子点粉末。2.根据权利要求1所述的一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，其特征在于：在所述S1步骤中，将0.44mmol的CH3NH3Br，0.40mmol的PbBr2和30μL的正辛胺溶解在1mL的DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中，形成透明的钙钛矿量子点前驱液。3.根据权利要求2所述的一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，其特征在于：在所述S2步骤中，将S1步骤中得到的0.5mL钙钛矿量子点前驱液中滴入含有180μL油酸的剧烈搅拌的8mL甲苯溶液中，混合后的甲苯溶液立即变为黄绿色溶液，所有反应均在室温下在环境条件下进行。4.根据权利要求3所述的一种有机聚合物钙钛矿量子点的合成制备方法，其特征在于：在所述S3步骤中，将S2步骤中得到的纯化后的钙钛矿量子点溶液用小瓶收集，将钙钛矿量子溶液、聚氧化乙烯的甲苯溶液和甲苯，按照体积比为500∶0∶500，500∶125∶375，50...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑芬，于洪涛，卢瑶，夏鹏飞，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32