[发明专利]一种具有室温磷光的薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有室温磷光的薄膜及其制备方法。该方法主要是将含有萘酰亚胺的烷基卤化胺盐掺杂到苯烷基卤化胺盐中，并与卤化铅在有机溶剂中进行自组装，然后通过溶液法成膜得到的。本发明得到的含有萘酰亚胺的有机无机杂化钙钛矿薄膜，具有单分子的室温磷光，且磷光量子产率高，可以旋涂成膜。通过改变钙钛矿卤原子的种类，还可以调节薄膜的发光由发射单一的磷光变为同时发射荧光和磷光。本发明的钙钛矿薄膜材料还具有制备方法简单，合成温度低，稳定性好等优点，适合工业化生产，具有实用性，在安全墨水、防伪识别等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有室温磷光的薄膜及其制备方法，具体涉及一种基于萘酰亚胺发光团的有机无机杂化钙钛矿薄膜及其制备方法。

背景技术

有机室温磷光材料由于长寿命的三线激发态，激子迁移距离长，在有机光电、化学和生物传感器、生物成像、光动力疗法、分子逻辑运算和防伪技术等领域具有广泛的应用前景。近年来发展起来的有机室温磷光往往是采用结晶诱导磷光方法或通过主客体作用来实现的，这些室温磷光材料通常需要形成高质量的晶体结构和精准设计的主客体结构，在一定程度上限制了其在实际中的应用。有机/无机杂化钙钛矿近年来引起了广泛的关注，杂化钙钛矿能够在分子水平上将无机半导体和有机半导体有机地结合起来，使其既具有高的载流子迁移率和可低温溶液加工的优点。相对于3D钙钛矿，2D层状钙钛矿更容易用溶液法得到均匀而致密的薄膜，具有较高的热稳定和耐湿性，在发光领域中表现出更大潜力。Koshimizu等人报道了一种含有2-萘甲基胺的杂化钙钛矿材料，在10K的低温下得到了磷光发射（.J .Phys .Chem .C 2014 ,118 ,9101–9106）。Papavassiliou和Era等人采用1-萘甲基胺为有机阳离子制备的杂化钙钛矿，裸眼可以看见磷光发射（J. Lumin. 2014, 149,287-291; Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 257401）。但是这些材料在室温的磷光很弱，很难在实际中得到应用。因此，开发具有长余辉发光、量子产率高、可以溶液加工的薄膜磷光材料仍是一个巨大挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于萘酰亚胺发光团的有机无机杂化钙钛矿薄膜及其制备方法。

本发明的目的之一，提供了一种具有室温磷光的薄膜，它是由有机无机杂化钙钛矿组成，分子式为：

[R(CH₂)_mNH₃]_n[R′(CH2)_mNH₃]_2-nPbX₄，其中1≤m≤6，1 n2；R为苯基，R′为N-取代的萘酰亚胺；X为Cl或Br。

本发明的目的之二，提供一种分子结构中含有萘酰亚胺发光团的有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法。该方法主要是将含有萘酰亚胺的烷基卤化胺盐掺杂到苯烷基卤化胺盐中，并与卤化铅在有机溶剂中进行自组装，然后溶液法成膜得到的。为实现本发明的目的采用的具体制备方法如下：

将苯烷基卤化胺盐和含有萘酰亚胺的烷基卤化胺盐溶解在N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中，再加卤化铅，搅拌均匀得到混合溶液；然后将得到的混合溶液通过流延或旋涂方法在玻璃片上成膜，并在真空烘箱中95~110℃干燥10~18分钟后，即得到具有室温磷光的薄膜。

所述的薄膜，分子式为：[R(CH₂)_mNH₃]_n[R′(CH2)_mNH₃]_2-nPbX₄，其中1≤m≤6，1 n2；R为苯基，R′为N-取代的萘酰亚胺；X为Cl或Br。

所述的卤化胺盐和卤化铅的卤同为溴或氯。

所述的卤化胺盐和卤化铅的摩尔比为2：1。