【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光与显示。具体而言，涉及一种高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备，及其在蓝源成彩背光显示领域的应用。通过紫外光引发量子点与单体之间的聚合制备了在极端环境下具有优异发光稳定性的光转换膜。
技术介绍
1、蓝源成彩技术是一种实现显示器全彩色显示的方法，通过光转换膜将背底蓝光转变为红、绿两基色，与背景蓝光整合实现全彩显示。蓝源成彩技术要求色彩转换层的材料具有良好的发光稳定性以及色彩饱和度。金属卤化物钙钛矿量子点作为一种新兴的光电材料，其发光量子效率高，发射半峰宽窄，色纯度高并且具有可调节的发射光谱。这些优异的性能在开发高色彩纯度，高转换效率的色彩转换层上展现出极大的潜力。
2、然而，金属卤化物钙钛矿量子点在大气环境中的稳定性较差，材料易相变分解是目前钙钛矿商业化的发展瓶颈。当钙钛矿材料暴露于大气环境中时，水分，氧气，光照和热量都会诱导晶体结构发生相变或分解，因此其相关器件仅在惰性氛围保护下才能稳定的工作，这对于钙钛矿材料的实际应用来说是致命的缺陷。而引起金属卤化物钙钛矿量子点不稳定性的主要来源是量子点晶体表面配体的动态结合使得在提纯，存储或是使用过程中，表面配体极易脱落，形成缺陷位点。缺陷作为载流子陷阱捕获载流子，极大的降低了材料的光学性能。
3、目前，有大量的研究集中在通过聚合物的包封来提升量子点的稳定性，然而，大部分制备钙钛矿/聚合物复合材料的方法是通过在聚合物基质内原位诱导钙钛矿晶体生长或是将钙钛矿量子点与聚合物通过物理共混的方式制备，这种制备方法简便快捷，但是，通常要面临着钙钛矿分散不均匀，钙钛
技术实现思路
1、为了获得在极端环境下具有稳定发光性能的钙钛矿/聚合物光转换膜，本专利技术公开了一种高稳定性钙钛矿量子点膜的制备方法及其在蓝源成彩背光显示领域中的应用，解决了钙钛矿在发光及背光显示领域存在的不稳定性，进一步拓宽了其应用场景。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、1)铯前驱液的制备：将铯离子与有机酸及高沸点溶剂相混合，在80～150℃，惰性气体氛围下搅拌0.5～2h，至溶液澄清透明，获得铯前驱液；
5、2)铅前驱液的制备：将铅离子、路易斯酸、路易斯碱及高沸点溶剂相混合，在温度100～120℃，惰性氛围中搅拌0.5～2h后升温至130～150℃，待溶液澄清无沉淀后，获得铅前驱液；
6、3)钙钛矿量子点的制备：将铯源前驱液注射至铅源前驱液中，在惰性气体氛围及130～170℃条件下反应5～300s后冰浴降温，获得钙钛矿量子点原液；
7、4)钙钛矿量子点的提纯：将钙钛矿量子点反应原液于低转速下离心1～5min，收集上清液；加入2～4倍体积的反溶剂与上清液混合后以6000～10000rpm的转速离心1～10min分钟，保留沉淀并重新分散于非极性溶剂，然后加入2～4倍体积的反溶剂重复离心过程数次后，得到提纯后的钙钛矿量子点沉淀物，将沉淀物分散于一定量的非极性溶剂，于冰箱中储存；
8、5)钙钛矿量子点表面的功能化：将硅烷试剂与钙钛矿量子点溶液混合，在环境氛围下水解3～48h，通过反溶剂法提纯，得到表面功能化的钙钛矿量子点；
9、6)钙钛矿量子点/聚合物光转换膜的制备：将表面功能化的钙钛矿量子点与烯基单体混合，加入少量光引发剂，超声5～30min后，通过紫外光照射2～1h引发自由基聚合，得到化学键合的钙钛矿量子点/聚合物光转换膜。
10、进一步地，步骤1)所述的铯离子选自硬脂酸铯、氧化铯、硝酸铯、醋酸铯和碳酸铯中的一种，优选为碳酸铯；所述的有机酸为醋酸、油酸、十二烷二酸中的一种，优选为油酸；所述的高沸点溶剂为十八烷，十八烯，十二烷中的一种或多种混合溶剂优选为十八烯；铯源与有机酸的摩尔比为1：3～1：25；铯源和有机酸在高沸点溶剂中的质量分数为8％～200％。
11、进一步地，步骤2)中所述的铅离子选自溴化铅、碘化铅、氯化铅中的一种或多种，依据量子点所需发光颜色选择相对应卤化铅；所述的路易斯酸为醋酸、辛酸、草酸、油酸、硬脂酸、月桂酸、辛基膦酸、三正辛基膦、三辛基氧化膦等中的一种或多种；最佳为油酸混合溶液；所述路易斯碱为二己胺、十二胺、癸胺、二辛基胺、乙二胺四乙酸、辛基膦酸、三正辛基膦、三辛基氧化膦、十二烷基苯磺酸钠、硅烷试剂等中的一种或多种，最佳为硅烷试剂；所述高沸点溶剂为十八烯、辛烷、二甲苯、甲苯等中的一种或复合溶剂，最佳为十八烯；所述惰性气体为氮气或氩气。
12、进一步地，步骤2)中所述铅源在有机酸和路易斯酸/碱混合溶液中的质量浓度为0.5％～6.0％；路易斯酸和路易斯碱在高沸点溶剂中的质量分数为5％～10％。
13、进一步地，步骤3)中，铯前驱液与铅前驱液的体积比为1:8～1:12，最佳体积比为1：10。
14、进一步地，步骤4)中所述反溶剂为乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、异丙醇等中的一种或多种，最佳为乙酸甲酯；反溶剂与钙钛矿量子点反应原液的体积比为2:1～4:1；所述非极性溶剂为甲苯、二甲苯、正己烷、石油醚、辛烷等中的一种或多种，最佳为甲苯。
15、进一步地，步骤5)中所述的硅烷试剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、3-甲氧基三氨丙基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、丙烯基三甲基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种，优选为正硅酸甲酯与3-巯丙基三甲氧基硅烷的混合溶液。
16、进一步地，步骤6)中所述的单体为苯乙烯、2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺中的一种或多种混合，优选为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的混合；光引发剂为2,2'-偶氮二异丁腈、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种，优选为2,2'-偶氮二异丁腈。
17、一种采用如上所述方法制备的高稳定性钙钛矿/聚合物复合膜作为光转换膜的应用，其特征在于：所述钙钛矿/聚合物光转换膜用于制备宽色域背光器件，制备步骤如下：
18、1)光转换膜的制备：取10μl～50μl表面功能化的量子点分散液与2ml烯基单体溶液，及少量光引发剂混合，在超声环境下放置10min。将混合溶液涂布于玻璃基底或填充于模具内，置于紫外灯下10min～1h后，将钙钛矿/聚合物复合膜揭下获得光转换膜；
19、2)宽色域背光器件的制备：将绿光和红光光转换膜分别组装至商用gan led芯片表面，获得一系列不同发光颜色led蓝源成彩器件；将绿光红光光转换膜共同组装于商用gan led芯片表面获得白光led宽色域背光器。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的铯离子选自硬脂酸铯、氧化铯、硝酸铯、醋酸铯和碳酸铯中的一种；所述的有机酸为醋酸、油酸、硬脂酸中的一种；所述的高沸点溶剂为十八烷，十八烯，十二烷中的一种或多种混合溶剂；铯离子与有机酸的摩尔比为1：3～1：25；铯源和有机酸在高沸点溶剂中的质量分数为8％～200％。
3.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的铅离子选自氯化铅、溴化铅、碘化铅、乙酸铅中的一种或多种；所述路易斯酸为醋酸、辛酸、草酸、油酸、硬脂酸、月桂酸、辛基膦酸、三正辛基膦、三辛基氧化膦中的一种或多种；所述的路易斯碱为二己胺、十二胺、癸胺、二辛基胺、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述高沸点溶剂为十八烯、辛烷、二甲苯、甲苯中的一种或复合溶剂；所述惰性气体为氮气或氩气。
4.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述铅源在有机酸和路易斯酸/碱混合溶
5.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤3)中，铯前驱液与铅前驱液的体积比为1:8～1:12。
6.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述的反溶剂为为乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、异丙醇中的一种或多种；反溶剂与钙钛矿量子点反应原液的体积比为1:1～4:1；所述非极性溶剂为甲苯、二甲苯、正己烷、石油醚、辛烷中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤5)中所述的硅烷试剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、3-甲氧基三氨丙基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、丙烯基散甲基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤6)中所述的烯基单体为苯乙烯、2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺中的一种或多种混合；光引发剂为2,2'-偶氮二异丁腈、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种；表面功能化的钙钛矿量子点与单体质量比为1：200～1：2000；光引发剂为反应物总质量的0.1～1wt％。
9.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤6)中所述的量子点/聚合物光转换膜具有高稳定性，在蓝源成彩背光显示领域中可实现宽色域覆盖。
10.一种采用如权利要求1所述方法制备的高稳定性钙钛矿/聚合物复合膜作为光转换膜的应用，其特征在于：所述钙钛矿/聚合物复合膜作为光转换膜用于制备宽色域背光器件，制备步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的铯离子选自硬脂酸铯、氧化铯、硝酸铯、醋酸铯和碳酸铯中的一种；所述的有机酸为醋酸、油酸、硬脂酸中的一种；所述的高沸点溶剂为十八烷，十八烯，十二烷中的一种或多种混合溶剂；铯离子与有机酸的摩尔比为1：3～1：25；铯源和有机酸在高沸点溶剂中的质量分数为8％～200％。
3.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的铅离子选自氯化铅、溴化铅、碘化铅、乙酸铅中的一种或多种；所述路易斯酸为醋酸、辛酸、草酸、油酸、硬脂酸、月桂酸、辛基膦酸、三正辛基膦、三辛基氧化膦中的一种或多种；所述的路易斯碱为二己胺、十二胺、癸胺、二辛基胺、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述高沸点溶剂为十八烯、辛烷、二甲苯、甲苯中的一种或复合溶剂；所述惰性气体为氮气或氩气。
4.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述铅源在有机酸和路易斯酸/碱混合溶液中的质量浓度为0.5％～6.0％；路易斯酸和路易斯碱在高沸点溶剂中的质量分数为5％～10％。
5.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤3)中，铯前驱液与铅前驱液的体积比为1:8～1:12。
6.如权利要求1所述的高稳定性的钙钛矿量子点...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国杰，唐艺源，张鑫，廖凯峰，邱律铭，肖乐平，吴振，谷至华，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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