卤化铷胶体纳米晶体

本发明涉及一种胶体及其制备方法和应用，所述胶体包含多个纳米晶体，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素。

背景技术：

1、由于量子限制，半导体纳米晶体相比于它们的体纳米晶体具有诸多优势，量子限制导致提高的光致发光量子产率(photoluminescence quantum yield，plqy)、窄发射线宽、表面官能度能和尺寸可调发射波长。在过去十年中，人们做出了重大努力，不仅要改进纳米晶体的合成，还要寻找具有理想光学特性的新的纳米晶体。其中，金属卤化物钙钛矿纳米晶体，如cspbx3、mapbx3、fapbx3(fa＝甲脒，ma＝甲基铵，x＝cl、br、i)，已成为一类最有前途的光电应用候选者。特别是，由于cspbx3纳米晶体的纯无机结构，可以实现高的热稳定性以及其近统一(near unity)的plqy和低加工成本的特征优势。因此，已经加强研究其他可能的无机钙钛矿结构，如cs4pbbr6和rbycs1-ypbbr3。

2、然而，由于铅的毒性，这些材料的商业可行性受到限制，导致人们追求无铅纳米晶体。最明显的替代品是基于亚锡的钙钛矿纳米晶体(cssnx3)，由于sn2+倾向于向sn4+转变，发现这些材料太不稳定。类似地，许多其他纳米晶体如cs3sb2x9、cs3bi2i9、cs2agincl6、cs2agsbcl6和cs2agbicl6是否可用于照明应用尚不明确。

3、因此需要开发克服上述一个或多个缺点或至少对其改善的纳米晶体。

技术实现思路

1、一方面，提供了一种包含多个纳米晶体的胶体，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素。

2、有利地，如上定义的纳米晶体可以不包含任何铅，因此避免了与常规含铅纳米晶体中铅的毒性相关的问题。进一步有利地，作为包含铷的如上所定义的纳米晶体，铷可以赋予纳米晶体在uv区具有大带隙的有利性质，在紫色光谱区的激发和发射光谱之间具有大差异，具有高光致发光量子产率(plqy)和高结晶度。

3、进一步有利地，如上所定义的胶体纳米晶体由于其强量子限制、可调节的形状和尺寸以及降低的维数(dimensionality)而可以表现出与体相(bulk phase)相比独特的电学和光学性质。更有利地，如上所定义的胶体纳米晶体与体相相比可具有更好的相纯度。有利地，如上所定义的胶体纳米晶体可以更好地控制对溶液的处理，并且可以更易于嵌入其他基质，例如聚合物中。

4、有利地，胶体纳米晶体可以具有高达500℃或高达750℃的高的热稳定性，这对于光电应用来说可能是必不可少的。

5、进一步有利地，如上所定义的胶体纳米晶体可以是uv发射体。此外，如上定义的胶体纳米晶体可具有高plqy，甚至高达100％而无需任何后处理。高plqy可能是由于特定表面配体的存在与上面定义的纳米晶体的特定组成相组合，所述特定组成能够钝化纳米晶体表面上的任何缺陷，从而允许大部分或全部吸收的光子被发射。有利地，如上所定义的胶体纳米晶体可以同时是uv发射体并具有高plqy，同时仍保持如上概述的胶体纳米晶体的其他优点。

6、在另一方面，提供了一种用于制备包含多个纳米晶体的胶体的方法，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素，该方法包括以下步骤：混合包含铷的卤化物盐的第一溶液和包含元素周期表第11族元素的卤化物盐的第二溶液以形成前体溶液。

7、有利地，可以在环境条件下使用室温方法合成胶体纳米晶体，这可以使该方法具有成本效益和可扩展性。此外，该方法可以有利地是环境友好的。此外，该方法可以有利地在用于相应溶液中的溶剂方面提供灵活性。

8、另一方面，提供了包含铷、元素周期表第11族元素和卤素的纳米晶体，其中纳米晶体的粒径在1nm至50nm的范围内。

9、另一方面，提供了包含多个纳米晶体的聚合物，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素，其中纳米晶体的粒径在1nm至50nm的范围内。

10、另一方面，提供了包含多个纳米晶体的胶体在光电设备、光伏电池、光探测器、发光显示器和空气净化器中的应用，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素。

11、有利地，胶体纳米晶体可具有如上所述的有利性质，这使得它们适用于照明应用，例如基于磷光体的光应用和稳定的发光二极管(led)。

12、定义

13、本文使用的下列词语和术语应具有所示含义：

14、“胶体”一词是指其中一种分散的不溶性颗粒物质(分散相)悬浮在另一种物质(连续相)中的混合物。不溶性颗粒可以分散在液体、气溶胶或凝胶中。应相应地解释术语“胶体”。

15、词语“基本上”不排除“完全”，例如，“基本上不含”y的组合物可以完全不含y。必要时，可以从本发明的定义中省略“基本上”一词。

16、除非另有说明，否则术语“包含”、“包括”及其语法变体旨在表示“开放性”或“包涵性”的语言，使得它们包括所列举的要素但也允许包括另外的、未列举的要素。

17、如本文所用，在制剂组分浓度的语境中，术语“约”通常是指所叙述值的+/-5％，更通常是所叙述值的+/-4％，更通常是所叙述值的的+/-3％，更通常是所叙述值的+/-2％，甚至更通常是所叙述值的+/-1％，并且甚至更通常是所叙述值的+/-0.5％。

18、在整个本公开内容中，某些实施方案可以以范围格式公开。应当理解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应理解为对所公开范围的范围的硬性限制。因此，应该认为范围的描述已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，如从1至6的范围描述应当被认为是具体公开了如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等子范围，以及该范围内的单独数字，例如1、2、3、4、5和6。无论范围的广度如何，这都适用。

19、某些实施例也可以在本文中广泛性地和一般性地描述。落入一般性公开内容的每个更窄的种类和亚类分组也构成本公开内容的一部分。这包括对实施方案的一般性描述，条件或负面限制是可将任何主题从该类别中移除，无论所排除的物质是否在本文中具体叙述过。

技术特征：

1.一种胶体，其包含多个纳米晶体，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素。

2.根据权利要求1所述的胶体，其中所述元素周期表第11族元素选自由以下组成的组：铜、银和金。

3.根据权利要求1或2所述的胶体，其中所述卤素选自由以下组成的组：氟、氯、溴、碘及其任何混合物。

4.根据前述权利要求中任一项所述的胶体，其中每个纳米晶体具有由下式(i)表示的化学组成：

5.根据权利要求4所述的胶体，其中每个纳米晶体具有化学组成rb2mx3。

6.根据前述权利要求中任一项所述的胶体，其中每个纳米晶体进一步掺杂有mn3+。

7.根据前述权利要求中任一项所述的胶体，其中每个纳米晶体具有pnma正交晶体结构。

8.根据前述权利要求中任一项所述的胶体，其中每个纳米晶体的粒径在1nm至50nm的范围内。

9.根据前述权利要求中任一项所述的胶体，其中每个纳米晶体具有球形形状。

10.根据前述权利要求中任一项所述的胶体，其中所述纳米晶体悬浮在有机溶剂中。

11.一种用于制备包含多个纳米晶体的胶体的方法，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素，所述方法包括以下步骤：混合第一溶液和第二溶液以形成前体溶液，所述第一溶液包含铷的卤化物盐，所述第二溶液包含元素周期表第11族元素的卤化物盐。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一溶液和第二溶液独立地包含极性有机溶剂。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述极性有机溶剂选自由以下组成的组：二甲亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)及其任何混合物。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述混合步骤在室温或在惰性气氛下进行。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其包括使所述前体溶液与非极性有机溶剂和配体接触以使所述多个纳米晶体沉淀的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述非极性有机溶剂选自由以下组成的组：己烷、对二甲苯、甲苯、苯、醚及其任何混合物。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述非极性有机溶剂能够与所述极性有机溶剂混溶。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中所述配体是有机酸。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述接触步骤包括伴随持续搅拌地将所述前体溶液滴加至所述非极性有机溶剂和所述配体的混合物中。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述混合步骤和所述接触步骤的持续时间在约15分钟至40分钟的范围内。

21.一种包含铷、元素周期表第11族元素和卤素的纳米晶体，其中所述纳米晶体的粒径在1nm至50nm的范围内。

22.一种包含多个纳米晶体的聚合物，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素，其中所述纳米晶体的粒径在1nm至50nm的范围内。

23.包含多个纳米晶体的胶体在光电设备、光伏电池、光探测器、发光显示器、水消毒和空气净化器中的应用，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素和卤素。

技术总结
一种胶体，其包含多个纳米晶体，每个纳米晶体包含铷、元素周期表第11族元素，如铜、银或金，以及卤素。一种通过室温配体辅助再沉淀(LAPP)法制备所述胶体的方法，其中配体是酸性配体，例如油酸。在极性有机溶剂如DMSO或DMF中形成前体溶液，并且使所述前体溶液与非极性有机溶剂和所述配体接触以沉淀所述纳米晶体。还公开了一种包含多个纳米晶体的聚合物，每个纳米晶体的粒径在1nm至50nm的范围内；以及所述胶体在光电设备中的应用，等等。

技术研发人员：P·瓦施沙塔,苏博德·高塔姆·马沙尔卡,尼潘·马修斯,T·J·怀特
受保护的技术使用者：南洋理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13