一种高稳定性的CsPbBr(I)3量子点及宽色域背光器件的制备方法

本发明涉及发光与显示，具体而言，涉及一种高稳定性的cspbbr(i)3量子点及宽色域背光器件的制备方法。

背景技术：

1、作为现代信息社会的支柱，光电功能材料研究在当代科学中处于前沿与热点地位，并呈现出多学科交叉发展的特征。近年来，金属卤化物钙钛矿量子点作为一种新兴的光电材料正迎来蓬勃发展。

2、金属卤化物钙钛矿量子点是一种功能半导体纳米材料，具有良好的光致发光特性，包括高的荧光量子产率，可调谐的pl峰(410nm至800nm)，极窄的荧光半峰宽等，这些优异的特性使金属卤化物钙钛矿量子点在多种尖端应用领域展现出了极大的应用潜力，例如可以用作生物分析与生物成像的荧光探针、发光二极管的荧光体、光电探测器与光伏器件的光吸收器等等。综上，钙钛矿量子点材料以其优良的性能在光电应用中展现出巨大的应用潜力，然而金属卤化物钙钛矿量子点产业化发展的瓶颈仍然在于其稳定性的欠缺，当金属卤化物钙钛矿量子点长时间暴露于潮湿、富氧、高温、光照环境时，通常会发生材料的降解，这会导致金属卤化物钙钛矿量子点在存储、表征、加工过程中发生严重的性能衰减，限制了钙钛矿量子点的应用与推广。

3、cspbbr(i)3量子点作为少数能达到rec.2020标准的材料，对于如今高清晰度、宽色域显示的需求有着举足轻重的地位。但是传统热注射方法制备的cspbbr(i)3量子点稳定性较差，尤其是cspbi3量子点只能在大气环境稳定存在数小时，这是因为传统热注射方法依赖于铅源同时提供pb阳离子和br(i)阴离子，导致卤素空位缺陷，而且由于配体与钙钛矿表面的弱结合力，繁琐的纯化过程会导致配体脱落、卤素缺陷等现象，这些都会严重影响量子点的性能，从而限制了cspbbr(i)3量子点的应用。近年来，研究人员致力于开发强结合配体以有效钝化钙钛矿，这些强配体一方面可能存在较长的烷基链，会直接影响器件中的电荷转移，另一方面配体交换步骤也十分繁琐复杂。因此一种操作简单的稳定性提升策略有望实现cspbbr(i)3量子点高性能的应用。

技术实现思路

1、为了突破钙钛矿量子点荧光稳定性差的瓶颈，同时研究了其在背光显示领域的应用，本发明公开了一种简单的、溶液加工的高稳定性的cspbbr(i)3量子点及宽色域背光器件的制备方法，解决了现有技术中存在的难题的同时对cspbbr(i)3量子点在背光显示领域的应用前景作了初步探索。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种高稳定性的cspbbr(i)3量子点及宽色域背光器件的制备方法，包括以下步骤：

4、1)cs前驱体的制备：将铯源、有机配体与非配位溶剂相混合，在80～260℃，真空度0.01～0.1mpa条件下通入惰性气体搅拌0.5～3h，待溶液澄清透明后，获得cs前驱体；

5、2)pb-br(i)前驱体的制备：将铅源、br(i)卤素补充剂、有机配体与非配位溶剂相混合，在温度80～200℃，真空度0.01～0.05mpa条件下通入惰性气体反应0.5～2h，随后在混合液中加入一定量的阴离子有机配体和阳离子有机配体并升温至150～240℃，待溶液澄清透明后，获得pb-br(i)前驱体；

6、3)cspbbr(i)3量子点的制备：将cs前驱体加入到pb-br(i)前驱体中，在100～240℃条件下通入惰性气体反应10～300s后将混合溶液迅速冷却至室温，获得cspbbr(i)3量子点的分散液；

7、4)cspbbr(i)3量子点的纯化：将cspbbr(i)3量子点分散液于1500～3000rpm转速离心1～5min，取悬浊液，加入1～5倍体积的反溶剂与之混合后以7000～10000rpm的转速离心1～5min分钟，去除上清液，将沉淀物重新分散于非极性溶剂中，然后加入1.5～4倍体积的反溶剂继续离心；上述纯化步骤重复两次后将沉淀分散于20～40ml非极性溶剂中储存，获得纯化cspbbr(i)3量子点的分散液；

8、5)光转换层的制备：将0.05～3ml cspbbr(i)3量子点的甲苯分散液加入2ml聚合物/甲苯溶液(0.2g/ml)中充分混合，取100～300μl混合溶液涂布于0.25cm2基体后置于干燥箱中，待溶剂完全蒸干去除基底，获得绿光及红光转换层；

9、6)宽色域背光器件的制备：将绿光及红光转换层与商用蓝光leds芯片进行组装，获得一系列红光r-leds、绿光g-led与白光w-led宽色域蓝源成彩背光器件。

10、进一步地，步骤1)和步骤2)中所述铯源选自碳酸铯、硬脂酸铯、醋酸铯和硝酸铯中的一种；所述有机配体为辛酸、油酸、硬脂酸、葵酸、三辛基氧膦中的一种或多种；所述铅源选自溴化铅、氯化铅、碘化铅中的一种或多种；所述阴离子有机配体为油酸、硬脂酸、草酸、十一烯酸、辛酸、三辛基氧膦中的一种或多种；所述阳离子有机配体为二己胺、油胺、三辛基磷、癸胺、二辛基胺、辛胺中的一种或多种；所述非配位溶剂为十八烯、辛烷、十二烷、甲苯中的一种或多种；所述惰性气体为氮气或氩气。

11、进一步地，步骤2)中所述br卤素补充剂为溴化钠、溴化锂、溴化锌、氢溴酸、对溴溴苄、2-溴溴苄、3-溴溴苄、4-溴溴苄、溴单质、3-溴吡咯烷氢溴酸盐、(溴甲基)三苯基溴化磷、2-溴-2-(溴甲基)戊二腈、1,4-二溴-2,5-双(溴甲基)苯中的一种或多种；所述i卤素补充剂为碘吡嗪、2-碘萘、碘化锂、氢碘酸、二苯基碘鎓碘化物、碘化铵、碘单质、9-碘菲中的一种或多

12、进一步地，步骤1)和步骤2)中所述铯源在有机配体和非配位溶剂的混合体系中质量浓度为1.2％～6.8％；有机配体与非配位溶剂的体积比为0.05～0.6:1；铅源在有机配体和非配位溶剂的混合体系中质量浓度为0.5％～12％；br(i)卤素补充剂和非配位溶剂的混合体系中质量浓度为0.5％～36％；阳离子配体和非配位溶剂的体积比为1:2～15；阴离子配体和非配位溶剂的体积比为1:2～25。

13、进一步地，步骤3)中，铯前驱液与铅卤前驱液的体积比为0.02～0.5:1。

14、进一步地，步骤4)中所述反溶剂为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、苯甲醚中的一种或多种；反溶剂与量子点分散液的体积比为5～1.5:1；所述非极性溶剂为甲苯、正己烷、环己烷、苯、辛烷中的一种或多种；所述纯化cspbbr(i)3量子点的分散液的浓度为5～50mg/ml，所包含量子点的粒径尺寸为3～50nm，荧光峰在500～750nm。

15、进一步地，步骤5)中所述聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙稀和尼龙中的一种或多种。

16、进一步地，步骤6)中所述商用蓝光leds芯片的发光波长为400～470nm。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1)本发明首先将铯源、铅源和br(i)卤素补充剂分别溶于含有机配体的非配位溶剂中制备cs前驱体和pb-br(i)前驱体，有机配体可以辅助溶解铯源和铅源，降低获得澄清透明的cs前驱体和pb-br(i)前驱体所需的温度和搅拌时间，实现制备过程的能耗降低；接着将cs前驱体加入到pb-br(i)前驱体中，通过调控反应时间、反应温度以及cs和pb-br(i)前驱体的浓度(一般来说，温度越高且时间越久，钙钛矿量子点的粒径越大，卤素离子的半径越大，荧光峰的位置越红移，而cs和pb-br(i)前驱体的浓度越大，钙钛矿量子点的粒径越小)，获得不同粒径、发光峰的钙钛矿量子点。由于传统热注射方法依赖于铅源同时提供pb阳离子和br(i)阴离子，导致卤素空位缺陷，而且由于配体与钙钛矿表面的弱结合力，繁琐的纯化过程也会导致配体脱落、卤素缺陷等现象，这些都会严重影响量子点的性能，从而限制了cspbbr(i)3量子点的应用，而本发明中通过组分工程，在合成过程中额外添加br(i)卤素补充剂以有效减少卤素缺陷，使钙钛矿晶体结构以完整八面体终止，解决了cspbbr(i)3量子点稳定性差的问题，同时也避免了强配体钝化对钙钛矿性能的影响。

19、2)本发明探索了cspbbr(i)3量子点在蓝源成彩背光显示领域的应用，通过将高稳定性的cspbbr(i)3量子点与聚合物基质复合制备光转换层，进一步提高的其对外界环境的耐受性，并将其与商用蓝光led芯片进行组装，制备了一系列红光r-leds、绿光g-led与白光w-led宽色域蓝源成彩背光器件，在背光显示领域具有极大的应用前景。