[发明专利]制备核壳结构钙钛矿量子点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于显示器的钙钛矿纳米晶体制造领域，具体涉及一种核壳结构钙钛矿纳米晶体的制备方法。

背景技术

具有量子效应的半导体纳米晶体材料已经被应用于太阳能、光电探测、发光器件以及荧光生物检测等领域。其中，以量子点膜、量子点管、量子点芯片为具体形式的光致发光器件已经被用于发光二极管液晶显示领域。有数据显示：2017年采用上述量子点技术的大屏电视全球范围将达到300万台，中国将达到120万台，其中95%以上采用量子点膜的应用方式。量子点光学膜配合蓝色光源使用，可以有效提高显示元件的色域值。采用量子点膜的发光二极管显示器件色域值超过100% NTSC，而采用普通荧光粉的发光二极管显示器件色域值在72% NTSC左右。

目前在发光二极管显示领域应用的90%以上是具有CdSe/ZnS核壳结构的半导体纳米晶体量子点，该体系在商业应用上最大的问题是含有重金属镉Cd。根据欧盟相关标准，镉的含量在工业品中不得超过10ppm。虽然对于镉系量子点在发光二极管液晶显示器件上的使用量，欧盟给出了3年豁免期，但是之后镉含量值被要求在100ppm以下。由于镉的添加量跟量子点膜的厚度直接相关，厚度越大，镉相对含量越低，因此能够满足这一标准的或许只有大尺寸发光二极管液晶电视。目前量子点技术还没有被应用到智能手机、笔记本、显示器等中小屏发光二极管液晶显示器件上。

钙钛矿纳米晶体如CsPbBr3，CsPbCl3，CsPbI3等（合称CsPbX3，X=Cl，Br，I或其混合），在至少一个维度上具有量子点限域效应，因此具有半导体性能，并且受高能量光源激发可以发出荧光。该材料相比于镉系量子点，所发出的光具有更窄的半峰宽，被证明为目前唯一能满足100%显示色域标准Rec 2020的材料。此外，该材料耐高温，可以直接用在LED芯片上，减少纳米晶体的添加量。更为重要的是该材料不含镉，可以避免商业应用上的局限。目前，该材料应用于发光二极管液晶显示器件上还存在如下问题：1）该材料由无机盐组成，对包括水在内的极性溶剂非常敏感；2）由于合成方法的局限，所得到的钙钛矿纳米晶体不能形成诸如镉系量子点以ZnS为壳的有效包覆，在长时间光照条件下，易导致荧光淬灭。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简便、提高对光对水的稳定性的制备核壳结构钙钛矿量子点的方法。

本发明的技术解决方案是：

一种制备核壳结构钙钛矿量子点的方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）分别配置CsX和PbX2的前驱体溶液，并将CsX前驱体溶液和PbX2前驱体溶液混合，生成Cs4PbX6微米晶体包覆CsPbX3纳米晶体的结构，形成沉淀物；X为Cl、Br、I中的一种或几种的混合物；

（2）将所合成沉淀物分离、洗涤，然后在溶剂中分散沉淀物并引入配体；

（3）将步骤（2）引入配体后的溶液经成膜处理制成钙钛矿纳米膜，或步骤（2）引入配体后的溶液经再次分离并真空干燥制成钙钛矿纳米晶体粉末。

所述CsX前驱液由CsX溶解在溶剂中得到，其中溶剂为二甲基亚砜、水、乙醇中的一种或几种的混合；CsX前驱液摩尔浓度为0.5-8M，优选为1-6M。

所述PbX2前驱液由PbX2溶解在溶剂中得到，其中溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、氯仿中的一种或几种的混合；PbX2前驱液摩尔浓度为0.01-1M，优选为0.05-0.8M，更加优选为0.1-0.5M。

CsX前驱体溶液和PbX2前驱体溶液混合的混合条件为对PbX2前驱液及混合液的震荡、搅拌和/或超声；混合方法将0.1-1体积份的CsX前驱液加入0.3-8体积份的PbX2前驱液中。

所述沉淀物分离采用离心方法沉降，然后去除上层清液；所述沉淀物洗涤，采用易于去除前驱液溶剂的非极性溶剂；分散沉淀物的溶剂包括能够溶解配体、但不溶解沉淀物的非极性溶剂。

所述易于去除前驱液溶剂的非极性溶剂为苯乙烯、甲苯或丙酮；所述能够溶解配体、但不溶解沉淀物的非极性溶剂为乙醇、乙醚、氯仿、苯乙烯、甲苯或丙酮。

所述配体为油酸、油胺、聚丙烯酸盐中的一种或几种混合。

引入配体采用的方法是将0.01-1质量份的配体加入包含1质量份沉淀物的分散沉淀物的溶剂中，并搅拌30分钟以上。

所述再次分离方法为离心沉降法，去掉上层清液；所述真空干燥方法为将再次离心分离后所得到的沉淀物置于真空干燥箱中，温度为30-70℃，真空度为-0.1至-0.5MPa，干燥时间为2-24小时。