一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料及其制备方法

本发明属于光电功能材料，具体涉及一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，发光材料广泛应用于光电子领域，在我们的社会发展中起着重要作用。发光材料的质量特别重要，这取决于一些关键因素，包括量子产率、光学纯度和光谱稳定性。铯铅卤化物钙钛矿(cspbx3，x＝cl，br，i)量子点材料具有优异的光电特性，拥有窄带发射光谱、较高的光致发光量子产率、全光谱可调，因此成为了近年来被广泛研究的热门材料，在太阳能电池、led照明和激光等应用领域有巨大的潜力。

2、基于全无机钙钛矿量子点的白光led的发光效率普遍较低(20～60lm/w)，这主要与全无机钙钛矿量子点的光转换效率低有关。全无机钙钛矿量子点的转换效率远低于传统荧光粉，这源于全无机钙钛矿量子点的重吸收效应。全无机钙钛矿量子点在受激发下发光，部分全无机钙钛矿量子点发射出的光被相邻的量子点吸收并转化为热能，导致大量的光能损失。高的光转换损耗还会导致工作温度升高并加速钙钛矿量子点的热猝灭，破坏基于全无机钙钛矿量子点的白光led的工作稳定性。因此，低的转换效率成为制约基于全无机钙钛矿量子点的白光led的实际应用的瓶颈之一。

3、但钙钛矿量子点在稳定性方面存在严重的问题，其对水氧敏感的特性导致其在空气中的稳定性很差；另外，在钙钛矿量子点溶液中存在明显的阴离子交换过程，即多种不同阴离子的钙钛矿溶液混合时仅表现出一个发射峰。这些问题使钙钛矿在显示等方面应用受到限制。

4、近年来，大量工作致力于改善钙钛矿量子点的稳定性，例如表面工程、复合工程和基质封装。其中，基质封装策略已被证明是提高钙钛矿量子点稳定性的有效策略，它将钙钛矿量子点嵌入屏障基质中，并将钙钛矿量子点与水分和氧气隔离。多孔材料被广泛探索作为封装钙钛矿量子点的基质，如：介孔二氧化硅、介孔氧化铝、介孔二氧化钛、分子筛等。然而，由于多孔封装基质的孔结构仍然对周围环境开放并暴露于外部环境，例如水分和氧气。

5、因此，为了解决上述问题，本文提出一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料及其制备方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明设计了一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料及其制备方法，本发明将cspbbr3量子点包覆于mof钝化层中，原位合成钙钛矿量子点，可避免cspbbr3量子点与水接触发生分解，从而提高了cspbbr3量子点的水稳定性；本发明的钙钛矿量子点材料在水中的发射光中心波长位置未发生变化且光强未有明显减弱。

2、为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料，其特征在于：cspbbr3量子点表面包覆mof钝化层，量子点尺寸为5～10nm。

3、本发明的另一目的在于提供一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、step1、将有机配体、pbbr2、csbr放入烧杯并用n,n-二甲基甲酰胺将其溶解1～20min，此过程中不断搅拌并往溶液中加入去离子水，得到第一前驱体；

5、step2、将所得第一前驱体缓慢滴加到甲苯中得到黄色分散液；

6、step3、将分散液用转子搅拌1～20min，随后沉淀离心，在70℃条件下烘干12h,得到了黄色粉末为第二前驱体，向第二前驱体中加入适量去离子水并用超声处理1～15min即可获得cspbbr3@mof材料。

7、进一步的，step1中所述的有机配体为联苯二甲酸，联苯二甲酸与pbbr2的摩尔比在0.8～1.2:1；pbbr2与csbr的摩尔比为0.8～1.2:1。

8、进一步的，step1中所述的去离子水与联苯二甲酸的摩尔比为0～75:1。

9、本发明的有益效果是：

10、本发明利用酸性有机配体辅助合成水稳定性全无机钙钛矿可以做到原位合成，这种方法大大提高了反应过程中的元素利用率，没有原料浪费并且由于原位合成的缘故mof钝化层能够更好的包覆住cspbbr3量子点，使得量子点在水以及其它极性溶液中展现出更为优异的光学性能，经测试利用本发明制备的水稳定性全无机钙钛矿量子点材料cspbbr3@mof在经过12个月的水浸泡后其发光强度仍然可以达到原样品的90％以上，展现出了极佳的水稳定性；本发明的制备方法简单且在室温下就可以合成，可以实现大规模机械化生产，适于工业化生产和市场推广应用。

技术特征：

1.一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料，其特征在于：cspbbr3量子点表面包覆mof钝化层，量子点尺寸为5～10nm。

2.根据权利要求1所述的一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料的制备方法，其特征在于：step1中所述的有机配体为联苯二甲酸，联苯二甲酸与pbbr2的摩尔比在0.8～1.2:1；pbbr2与csbr的摩尔比为0.8～1.2:1。

4.根据权利要求2所述的一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料的制备方法，其特征在于：step1中所述的去离子水与联苯二甲酸的摩尔比为0～75:1。

技术总结
本发明公开了一种水稳定性无机钙钛矿量子点材料及其制备方法，将有机配体、PbBr<subgt;2</subgt;、CsBr放入烧杯并用N,N‑二甲基甲酰胺将其溶解、搅拌并加入去离子水，得到第一前驱体；第一前驱体缓慢滴加到甲苯中得到黄色分散液；分散液搅拌、沉淀、烘干,得到了黄色粉末为第二前驱体，加入水并用超声处理即得CsPbBr<subgt;3</subgt;@MOF材料。本发明利用酸性有机配体辅助合成水稳定性全无机钙钛矿可以做到原位合成，大大提高了反应过程中的元素利用率，并且由于原位合成的缘故MOF钝化层能够更好的包覆住CsPbBr<subgt;3</subgt;量子点，使得量子点在水以及其它极性溶液中展现出更为优异的光学性能，展现出了极佳的水稳定性。

技术研发人员：华健,杨正猛,王齐,邱建备,龙章文
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15