钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料及其制备方法、及有机胺盐的应用技术

本发明专利技术提供一种钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法，包括：混合第一前驱体、第二前驱体、及第三前驱体，得到钙钛矿量子点前驱体，第一前驱体为卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯、三氟乙酸铯、硬脂酸铯、及醋酸铯中的至少一种，第二前驱体为卤化铅、卤化亚锡、硬脂酸铅、及醋酸铅中的至少一种，第三前驱体为有机胺盐，其阳离子包含脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构，和结合于所述骨架结构上的至少一胺基结合头和至少一位阻基团；对所述钙钛矿量子点前驱体进行真空镀膜处理和退火处理。本发明专利技术还提供一种钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料，和有机胺盐于制备所述钙钛矿金属卤化物零维量子点/聚合物复合材料的应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料及其制备方法、及有机胺盐的应用


[0001]本专利技术涉及新材料制备
，尤其涉及一种钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法，由该方法所制得的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料，及有机胺盐于制备所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的应用。

技术介绍

[0002]量子点是指粒径在激子的玻尔直径以下的零维纳米晶体，其粒径通常小于15纳米。量子点材料由于其量子限域效应表现出独特的光学性质，受到研究人员的广泛关注。相比于传统半导体量子点，钙钛矿金属卤化物量子点(ABX3，A为甲胺、甲脒或铯阳离子，B为铅或锡阳离子，X为Cl、Br、或I离子)具有高的光致发光量子产率、高色纯度、及宽色域等优异的光学性能。此外，通过改变钙钛矿结构中卤素元素的成分和比例，能够改变其带隙，进而实现从紫色到近红外的连续可调谐发射。钙钛矿金属卤化物量子点的优异的光电学性质使其成为一种极具潜力的发光材料。目前，钙钛矿金属卤化物量子点可用于发光二极管中的活性层、薄膜显示面板中的背光膜、光电探测器的活性层、太阳能电池的吸光层、以及激光器的发射层。基于钙钛矿金属卤化物量子点的发光器件实现了更宽的色域和更高的量子效率。
[0003]目前，钙钛矿金属卤化物量子点的制备方法主要分为溶液法(主要分为热注射法、配体辅助沉淀法)和高温挤出法。热注射法由Kovalenko团队首次报道，包括以下步骤：于高温下将碳酸铯及有机配体溶解于十八烯溶液中，获得澄清的油酸铯溶液；于高温下将该油酸铯溶液迅速注入到溶解有卤化铅和有机配体的十八烯溶液中；离心洗涤，得到最终产物。配体辅助沉淀法由曾海波团队首次报道，包括以下步骤：将卤化铅和卤化铅铯溶解在极性的N,N
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二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中，并加入配体，得到前驱体溶液；在剧烈搅拌下，将该前驱体溶液快速加入至非极性溶剂中；离心纯化，得到最终产物。高温挤出法制备钙钛矿金属卤化物量子点/聚合物复合材料的步骤包括：将钙钛矿前驱体和聚合物材料置于挤出机中进行高温共混，得到混合物；对所述混合物进行注塑成型，得到所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料。
[0004]虽然，基于热注射法和配体辅助沉淀法已经制备出了较高质量的钙钛矿金属卤化物量子点。然而，该热注射法具有工艺条件苛刻(如，需要高温和严格的无水无氧等苛刻条件)、和工艺复杂(如，需要离心纯化等后处理步骤)的缺点。该配体辅助沉淀法具有工艺复杂(如，需要离心纯化等后处理步骤)、及难以合成出超小粒径(直径小于15nm)的钙钛矿金属卤化物量子点的缺点。而且，由所述高温挤出法制得的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料多为层数较多的片状体相材料，导致制得的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的尺寸限域效应弱。显然，这三种技术仍然存在许多明显的缺陷和不足，导致钙钛矿金属卤化物量子点的粒径可控且大规模生产仍然面临挑战。
[0005]进一步地，可采用旋涂或刮涂工艺将所述钙钛矿金属卤化物量子点制备为膜状。
由于在旋涂或刮涂的过程中，基片边缘与基片中心区域的旋转线速度存在巨大差异，导致制得的钙钛矿金属卤化物量子点的粒径不可调。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法，旨在解决由现有的制备方法制得的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的粒径不可调的缺点。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种有机胺盐于制备钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的应用，所述有机胺盐的阳离子包含脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构，和结合于所述脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构上的至少一胺基结合头和至少一位阻基团。
[0008]所述有机胺盐的阳离子可与钙钛矿表面的卤素元素通过静电和氢键相互作用配位，进而抑制钙钛矿沿面外方向生长而形成层状结构。另外，所述有机胺阳离子包含如图1所示的脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构，和结合于所述脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构上的至少一胺基结合头和至少一位阻基团。所述胺基结合头的数量优选为1个，所述位阻基团的数量可为至少一个，所述胺基结合头和位阻基团结合在脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构的任意位置。不论在旋涂法、真空镀膜法、高温挤出法等方法制备钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料时，所述位阻基团不仅可抑制钙钛矿生成为层状结构，还可促使钙钛矿生成为具有强尺寸限域效应的零维量子点。因此，将有机胺盐应用于制备钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料，则可实现调控钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的粒径。
[0009]本专利技术还提供的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0010]提供第一前驱体、第二前驱体、第三前驱体、及聚合物，其中，所述第一前驱体选自卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯、三氟乙酸铯、硬脂酸铯、及醋酸铯中的至少一种，所述第二前驱体选自卤化铅、卤化亚锡、硬脂酸铅、及醋酸铅中的至少一种，所述第三前驱体为有机胺盐，所述有机胺盐的阴离子为卤素离子，所述有机胺盐的阳离子包含脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构，和结合于所述脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构上的至少一胺基结合头和至少一位阻基团；
[0011]混合所述第一前驱体、第二前驱体、及第三前驱体，得到钙钛矿量子点前驱体；及
[0012]对所述钙钛矿量子点前驱体进行真空镀膜处理，得到所述钙钛矿量子点活性层；
[0013]对所述钙钛矿量子点活性层进行退火处理，得到所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料，其中，所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料包括钙钛矿量子点、和包覆于所述钙钛矿量子点表面的有机胺阳离子。
[0014]进一步地，满足以下条件a
‑
e中的至少一者：
[0015]a.所述钙钛矿金属卤化物零维量子点的粒径为3～15nm；
[0016]b.所述位阻基团为甲基、甲氧基及卤素中的至少一种；
[0017]c.所述第一前驱体和第二前驱体的摩尔比为0.2～2：1；
[0018]d.所述第二前驱体和第三前驱体的摩尔比为1：0.2～2；
[0019]e.所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料具有膜状结构，所述具有膜状结构的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的厚度为10～500nm。
[0020]进一步地，对所述钙钛矿量子点前驱体进行真空镀膜处理的步骤包括：
[0021]提供基片；及
[0022]将所述钙钛矿量子点前驱体置于真空镀膜机中，将所述钙钛矿量子点前驱体沉积于基片上，其中，所述真空镀膜处理的温度为60～100℃，蒸发速率为0.5～10埃/s。
[0023]进一步地，所述退火处理的温度为100～150℃，时间为5～30min。
[0024]进一步地，所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法还包括以下步骤：
[0025]提供钝化剂；及
[0026]混合所述第一前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法包括以下步骤：提供第一前驱体、第二前驱体、第三前驱体、及聚合物，其中，所述第一前驱体选自卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯、三氟乙酸铯、硬脂酸铯、及醋酸铯中的至少一种，所述第二前驱体选自卤化铅、卤化亚锡、硬脂酸铅、及醋酸铅中的至少一种，所述第三前驱体为有机胺盐，所述有机胺盐的阴离子为卤素离子，所述有机胺盐的阳离子包含脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构，和结合于所述脂肪环骨架结构、芳环骨架结构、或噻吩环骨架结构上的至少一胺基结合头和至少一位阻基团；混合所述第一前驱体、第二前驱体、及第三前驱体，得到钙钛矿量子点前驱体；及对所述钙钛矿量子点前驱体进行真空镀膜处理，得到所述钙钛矿量子点活性层；及对所述钙钛矿量子点活性层进行退火处理，得到所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料，其中，所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料包括钙钛矿量子点、和包覆于所述钙钛矿量子点表面的有机胺阳离子。2.如权利要求1所述的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法，其特征在于，满足以下条件a
‑
e中的至少一者：a.所述钙钛矿金属卤化物零维量子点的粒径为3～15nm；b.所述位阻基团为甲基、甲氧基及卤素中的至少一种；c.所述第一前驱体和第二前驱体的摩尔比为0.2～2：1；d.所述第二前驱体和第三前驱体的摩尔比为1：0.2～2；e.所述钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料具有膜状结构，所述具有膜状结构的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的厚度为10～500nm。3.如权利要求1所述的钙钛矿金属卤化物零维量子点复合材料的制备方法，其特征在于，对所述钙钛矿量子点前驱体进行真空镀膜处理的步骤包括：提供基片；及将所述钙钛矿量子点前驱体置于真空镀膜机中，将所述钙钛矿量子点前驱体沉积于基片上，其中，所述真空镀膜处理的温度为60～100℃，蒸发速率为0.5～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明鉴，姜源植，孙长久，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：