一种在纸基上制备稳定钙钛矿的方法

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种在纸基上制备稳定钙钛矿的方法。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿纳米材料因其具有优良的光电性能引起人们关注及研究。钙钛矿纳米材料具有高的荧光量子效率(plqy)，宽的发射波长可调节范围、优良的光电传输性能、以及合成简单、成本低廉等优点，在光电器件、传感领域中具有良好的应用前景，其中在纸基上制备钙钛矿也是研究的热点之一。

2、纸基作为载体，可以赋予钙钛矿更加广泛和便捷的应用，例如用来构建纸基传感器，以此来极大程度上缩短检测时间、开发用户友好的便携式传感器用于在线监测。但钙钛矿量子点受环境影响巨大，稳定性较差，由于钙钛矿属于离子晶体，空气、湿度、温度、极性溶剂等因素均可导致钙钛矿量子点发光效率下降甚至于完全猝灭。稳定性一直是其亟待解决的问题，也是限制其走向商用的最大阻碍。

3、为了提高钙钛矿在环境中的稳定性，掺杂、聚合物封装、二氧化硅(sio2)包裹等均有报道，其中sio2是钙钛矿led制备中常用的一种稳定钙钛矿的方式，通常将钙钛矿量子点嵌入由硅烷水解形成的sio2基质中，使获得的sio2包覆钙钛矿量子点在空气中可以保持长期的稳定性并具有高的荧光量子产率。然而，这种保护钙钛矿的方式一般都是在在溶液中进行，在纸基上如何将钙钛矿进行保护还需要进一步研究，正是此类研究的缺乏，导致了基于纸基的钙钛矿传感器面临着性质不稳定、货架寿命极短等缺点，极大限制了钙钛矿在传感领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了弥补现有在纸基上生长钙钛矿的方法的不足，提出了一种能够在纸基上原位生长钙钛矿纳米晶体，并且具备很好的环境稳定性的方法。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种在纸基上制备稳定钙钛矿的方法，包括如下步骤：

3、(1)配制含钙钛矿前驱体ⅰ的溶液a；

4、(2)配制含钙钛矿前驱体ⅱ、钙钛矿前驱体ⅱ溶剂、氨基硅烷的溶液b；

5、(3)将溶液b滴于纸基表面，再将溶液a滴于相同位置的纸基表面，溶剂挥发后得到钙钛矿纳米晶；

6、所述钙钛矿前驱体ⅰ选自cs2co3、mabr中的至少一种；

7、所述钙钛矿前驱体ⅱ选自pbbr2、pbi2中的至少一种。

8、可选地，所述溶液a与溶液b的体积比为1:10～10:1。

9、可选地，所述溶液a与溶液b的体积比选自1:1、1:2、1:3、1:5、1:6、1:8、1:9、2:1、2:3、2:5、2:8、2:9、3:1、3:4、3:7、3:10、5:1、5:3、5:7、5:9、8:3、8:5、8:7、8:9、9:1、9:2、9:5、9:8，或上述任意两点间的任意值。

10、可选地，所述氨基硅烷选自3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；

11、所述氨基硅烷在溶液b中的体积分数为1％～10％。

12、可选地，所述氨基硅烷在溶液b中的体积分数选自2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％，或上述任意两点间的任意值。

13、可选地，所述钙钛矿前驱体ⅱ溶剂选自甲苯、正己烷中的至少一种。

14、优选地，当所述钙钛矿前驱体ⅱ选自卤化物时，所述钙钛矿前驱体ⅱ溶剂与钙钛矿前驱体ⅱ具有相同的卤素。

15、可选地，溶液a中，所述钙钛矿前驱体ⅰ的摩尔浓度为0.05～0.2mmol/l；

16、溶液b中，所述钙钛矿前驱体ⅱ的摩尔浓度为0.05～0.2mmol/l；所述钙钛矿前驱体ⅱ溶剂的摩尔浓度为0.1～0.3mmol/l。

17、可选地，所述溶液a的溶剂选自正辛酸、油酸中的至少一种；所述溶液b的溶剂选自甲苯、正己烷、环己烷中的至少一种。

18、可选地，所述纸基选自滤纸、硝酸纤维素质膜、聚偏氟乙烯(pvdf)膜中的一种。

19、根据本发明的一个方面，提供了一种纸基传感器，采用生长有钙钛矿的纸基；所述生长有钙钛矿的纸基通过上述方法制备获得。

20、本申请至少具有以下优点和有益效果：

21、1、与已有报道的纸基钙钛矿的制备方法相比，本发明方法操作简单，所需有机溶剂量极少，所制备钙钛矿可在空气中稳定存在50天，无需真空或者惰性气体保护，且具备一定抗湿度特性。

22、2、aptes利用空气中水分子的存在即可快速水解，在钙钛矿的前驱体溶液中快速生成了sio2网络，钙钛矿可在网络中成核生长，从而为钙钛矿晶体最大程度上提供了保护，避免了环境中氧气、湿度等诱导晶体结构的破坏，同时网络的存在避免了晶体生长过程中的聚集淬灭，从另一层面稳定了钙钛矿在纸基上的高plqy。

23、3、本发明提供了一种简单、快速、高效、成本低廉的在纸基上制备稳定钙钛矿的方法，为钙钛矿量子点在纸基上的稳定存在提供了依据。

技术特征：

1.一种在纸基上制备钙钛矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液a与溶液b的体积比为1:10～10:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基硅烷选自3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体ⅱ溶剂选自甲苯、正己烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，溶液a中，所述钙钛矿前驱体ⅰ的摩尔浓度为0.05～0.2mmol/l；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液a的溶剂选自正辛酸、油酸中的至少一种；所述溶液b的溶剂选自甲苯、正己烷、环己烷中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纸基选自滤纸、硝酸纤维素质膜、聚偏氟乙烯(pvdf)膜中的一种。

8.一种纸基传感器，其特征在于，采用生长有钙钛矿的纸基；所述生长有钙钛矿的纸基通过权利要求1～7任一项所述方法制备获得。

技术总结
本发明涉及一种在纸基上制备钙钛矿的方法，属于纳米材料领域。所述方法包括如下步骤：(1)配制含钙钛矿前驱体Ⅰ的溶液a；(2)配制含钙钛矿前驱体Ⅱ、钙钛矿前驱体Ⅱ溶剂、氨基硅烷的溶液b；(3)将溶液b滴于纸基表面，再将溶液a滴于相同位置的纸基表面，溶剂挥发后得到纸基上生长钙钛矿纳米晶；所述钙钛矿前驱体Ⅰ选自Cs2CO3、MABr中的至少一种；所述钙钛矿前驱体Ⅱ选自PbBr2、PbI2中的至少一种。本发明提供了一种新型、简单、快速、高效、成本低廉的原位生长并且保护钙钛矿的方法。

技术研发人员：皇甫常欣,冯亮
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13