一种钙钛矿量子点复合材料及其制备方法、量子点器件技术

本发明专利技术属于钙钛矿量子点技术领域，具体涉及一种钙钛矿量子点复合材料及其制备方法、量子点器件。本发明专利技术提供的钙钛矿量子点复合材料的制备方法，通过将无机介孔材料、塌陷剂、PQDs前驱体、CQDs前驱体混合后研磨均匀，低温焙烧，制备得到了无机介孔材料封装、CQDs掺杂的PQDs复合材料粗产物，将粗产物清洗去除杂质，得到具有封装、掺杂双重手段保护的PQDs复合材料，拥有良好的水、氧、光、热稳定性。此方法采用低温焙烧和一步法，制备了尺寸可控的PQDs复合材料，工艺简单。工艺简单。工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿量子点复合材料及其制备方法、量子点器件


[0001]本专利技术属于钙钛矿量子点
，具体涉及一种钙钛矿量子点复合材料及其制备方法、量子点器件。

技术介绍

[0002]随着量子点显示技术的兴起，人们对具有优异的光电性能材料愈发关注。近年来，分子式为ABX3(A＝Cs、FA或MA,B＝Pb或Sn,X＝Cl、Br或I)型的钙钛矿量子点(PQDs)因其强的量子光发射、窄的发射带宽、发射波长可调等独特性能脱颖而出，表现出了极大的应用前景。然而，PQDs商业化应用最大问题是稳定性问题，主要分为两方面，一方面是由于PQDs的固有的结构不稳定，导致其热稳定性差；另一方面是因为PQDs的形成能量低，导致其化学稳定性较差，容易被空气中的水氧破坏。
[0003]针对提高稳定性问题，科学家们做出了一系列尝试。现有技术有氧化物封装提高PQDs耐水氧性能的方法，该方法通过高温煅烧介孔分子筛使其塌陷封装PQDs，但是，分子筛在高温煅烧下塌陷会相互联结，无法有效控制复合材料的尺寸，且因为煅烧温度过高问题，无法通过引入配体的办法稳定PQDs的晶格，提高其耐干热、蓝光等性能；现有技术还有一种溶液法制备SiO2封装碳量子点(CQDs)掺杂PQDs复合材料的制备方法，该方法通过封装和掺杂双重手段提高PQDs的稳定性，但是，CQDs的羧基只能与有机
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无机钙钛矿量子点MAPbBr3中的MA间产生氢键相互作用，起到稳定PQDs晶格的作用，无法与纯无机PQDs间产生氢键或其他作用稳定PQDs晶格，而且氢键的作用力较弱，无法有效稳定PQDs的晶格；另外，该方法是通过正硅酸乙酯水解成SiO2将碳量子点和PQDs包裹，起到隔绝水氧作用，然而，这种方法难以保证SiO2完全包裹住CQDs和PQDs，也无法控制正硅酸乙酯水解成SiO2的尺寸、厚度，因此离商业化应用还有距离。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中提高PQDs稳定性的方法存在的上述缺陷，从而提供一种钙钛矿量子点复合材料及其制备方法、量子点器件。
[0005]为此，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种钙钛矿量子点复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1，将塌陷剂、无机介孔材料、PQDs前驱体、CQDs前驱体混合，研磨，得混合物料；
[0008]其中，所述塌陷剂为硝酸盐或金属卤化物中的至少一种，
[0009]所述CQDs前驱体含有羧基和/或巯基，还含有氨基；
[0010]S2，将混合物料在无氧环境下300
‑
350℃焙烧10
‑
60min，清洗，干燥，得到所述钙钛矿量子点复合材料。
[0011]可选地，步骤S1中，CQDs前驱体与PQDs前驱体质量比为1：1
‑
1：1.5；典型非限定性地，所述CQDs前驱体与PQDs前驱体质量比可调，选择范围为1：1
‑
1：1.5，例如：1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5，优选为1：1.2。
[0012]和/或，所述无机介孔材料与塌陷剂的质量比为(2
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8):1；
[0013]和/或，所述无机介孔材料与PQDs前驱体的质量比为5：1
‑
1：5。
[0014]可选地，所述无机介孔材料的孔道尺寸≤30nm；可选地，所述无机介孔材料的孔道尺寸5
‑
15nm；
[0015]可选地，所述无机介孔材料为介孔分子筛，所述介孔分子筛包括硅基的分子筛和非硅基的分子筛，典型非限定性的，所述介孔分子筛为MCM、ZSM、NaY、SBA型分子筛中的至少一种；所述介孔分子筛优选为MCM
‑
41型分子筛。
[0016]可选地，所述CQDs前驱体选择范围为组氨酸、苏氨酸、芳香氨基酸、乙二胺四乙酸、1,3
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丙二胺四乙酸、柠檬酸氢二铵、半胱氨酸等碳链含有胺基、羧基和/或巯基等能够与PQDs进行配位作用基团的小分子单体，优选为组氨酸。
[0017]所述CQDs前驱体在加热条件下聚合得到CQDs。下面以组氨酸为例进行说明，组氨酸在管式炉当中热解炭化成为CQDs，反应方程式如下所示，由反应方程式可知，组氨酸在低温下热解炭化制备了由碳原子以SP2、SP3杂化组成六角形的蜂巢晶格结构，周边具有大量羟基、氨基和羧基的纳米尺寸材料即CQDs。
[0018][0019]可选地，所述塌陷剂中的硝酸盐为KNO3、NaNO3、Mg(NO3)2中的至少一种；
[0020]所述金属卤化物为KBr、NaBr中的至少一种。
[0021]所述塌陷剂优选为KNO3、NaNO3和KBr混合物。
[0022]可选地，所述PQDs前驱体包括铯的卤化物，还包括铅的卤化物和/或锡的卤化物。
[0023]典型非限定性的，所述PQDs前驱体可选择为CsBr+PbBr2、CsI+PbI2、CsCl+PbCl2，优选为CsBr+PbBr2；所述PQDs前驱体中Cs:Pb元素摩尔比优选为1:1；Pb元素与卤素的摩尔比例可调，优选为1:1。
[0024]可选地，步骤S1中，将塌陷剂、无机介孔材料、PQDs前驱体、CQDs前驱体分散于水中进行混合，蒸干水分，研磨。
[0025]可选地，步骤S2中，无氧环境为氮气环境或惰性气体环境；
[0026]和/或，焙烧过程的升温速率为10
‑
40℃/min；
[0027]典型非限定性地，步骤S2的焙烧在管式炉中进行，升温过程中通入N2，升温速率的范围可选择为10
‑
40℃/min，例如:10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min、35℃/min、40℃/min等，优选为20℃/min；焙烧温度可选择为300
‑
350℃范围内，例如：300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃等；焙烧时间可选择为10
‑
60min范围内，例如:10min、
20min、30min、40min、50min、60min等，优选为20min。
[0028]和/或，采用水进行清洗；
[0029]和/或，所述干燥为真空干燥。
[0030]可选地，步骤S1中塌陷剂、无机介孔材料、PQDs前驱体、CQDs前驱体置于去离水中，加热搅拌蒸干后再研磨；也可直接将塌陷剂、无机介孔材料、PQDs前驱体、CQDs前驱体直接混合后研磨。优选为前者混合方式。这是因为，这些前驱体和塌陷剂都可以溶解、分散于水，在蒸干后就能进入分子筛孔道内，虽然研磨也能一定程度上将原料进入分子筛孔道内，但不如溶解、分散的混合方式充分。
[0031]本专利技术还提供一种上述的制备方法制备得到的钙钛矿量子点复合材料。
[0032]本专利技术还提供一种量子点器件，上述的钙钛矿量子点复合材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿量子点复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将塌陷剂、无机介孔材料、PQDs前驱体、CQDs前驱体混合，研磨，得混合物料；其中，所述塌陷剂为硝酸盐或金属卤化物中的至少一种，所述CQDs前驱体含有羧基和/或巯基，还含有氨基；S2，将混合物料在无氧环境下300
‑
350℃焙烧10
‑
60min，清洗，干燥，得到所述钙钛矿量子点复合材料。2.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，CQDs前驱体与PQDs前驱体质量比为1：1
‑
1：1.5；和/或，所述无机介孔材料与塌陷剂的质量比为(2
‑
8):1；和/或，所述无机介孔材料与PQDs前驱体的质量比为5：1
‑
1：5。3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿量子点复合材料的制备方法，其特征在于，所述无机介孔材料的孔道尺寸≤30nm；可选地，所述无机介孔材料的孔道尺寸5
‑
15nm；可选地，所述无机介孔材料为介孔分子筛，所述介孔分子筛包括硅基的分子筛和非硅基的分子筛；可选地，所述介孔分子筛为MCM、ZSM、NaY、SBA型分子筛中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的钙钛矿量子点复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张端巍，王陆明，邢泽咏，请求不公布姓名，郑策，
申请(专利权)人：无锡极电光能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：