[发明专利]手性钙钛矿纳米片、其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种手性钙钛矿纳米片，所述手性钙钛矿纳米片具有本征手性，在最大激发吸收处有手性光学响应。还提供了其制备方法和应用。本发明的手性钙钛矿纳米片的圆偏振吸收不对称因子(g‑factor)峰值高于目前已报道的手性钙钛矿纳米晶。本发明合成方法简单，能够快速制备具有本征手性的钙钛矿纳米片。

技术领域

本发明属于钙钛矿材料领域，具体涉及一种手性钙钛矿纳米片、其制备方法和应用。

背景技术

手性是一种在大自然中广泛存在的几何性质。两种不同手性的对映体，他们在物质组成上相同，而在结构上互为镜面对称，该结构上的差异使得不同手性的对映体在光学、电学上有显著差异的表现。在光学性质方面，手性分子、材料对具有不同旋转电场矢量的圆偏振光有不同的吸收能力，表现为不同对映体有着相互对称的圆二色光谱(CD)。而对于有发光能力的手性材料，也往往可以发出圆偏振极化光(CPL)。在电学上，最近的研究表明，当电子在手性的有机分子中运动时，自旋电子学会发生极化，产生自旋过滤，这种现象被称为手性诱导自选选择(CISS)。

钙钛矿材料是一种有着卓越性能的半导体材料，在光电、光伏、发光等领域有着广泛的应用。钙钛矿常见的成分组成为ABX₃(三维)、A₂BX₄(二维)，其中A位为一价的有机阳离子(例如MA⁺、FA⁺等)，B位为二价的无机阳离子(例如Pb²⁺、Sn²⁺、Cu²⁺等)，X位为负一价的卤素离子(例如I^-、Br^-、Cl^-)。钙钛矿材料可以通过调节它的有机、无机组分实现结构和带隙的连续调整。随着A位手性阳离子的加入，钙钛矿的中心反演对称性被打破，手性从A位离子传递到钙钛矿晶体结构中。手性钙钛矿具有手性光学活性、非线性光学响应和铁电性等独特的物理性质。这些新的物理性能的引入，配合钙钛矿材料卓越的光电性能，使得手性钙钛矿在圆偏振光检测、非线性光学、铁电、自旋电子学等领域有着潜在广阔应用前景。

钙钛矿纳米晶具有带隙可调、荧光量子产率高、光谱半峰宽窄、制备方法简单等优势，得到越来越多的关注。将手性引入手性钙钛矿纳米晶，使得钙钛矿纳米晶优异的光电性能与手性材料的手性光学活性相结合。手性钙钛矿纳米晶在圆偏振发光、非线性光学、自旋电子学等领域有潜在的应用。但是，目前对手性钙钛矿纳米晶的报道还较少，手性钙钛矿纳米晶的材料体系需要进一步扩展。现有技术公开了一种手性钙钛矿纳米晶的制备方法，首先制备非手性CsPbX₃纳米晶，再通过配体交换将手性配体连接到纳米晶表面，这种手性钙钛矿纳米晶的手性来源为表面手性缺陷，但是这种纳米晶在最大吸收处没有手性光学响应。此外，其他现有技术还通过非手性钙钛矿纳米晶与手性凝胶共组装、制备过程使用手性配体等手段将手性引入钙钛矿纳米晶，制备了在最大吸收处有光学相应的纳米晶，这些手性钙钛矿纳米晶的手性均来源于手性表面配体与钙钛矿纳米晶的相互作用，属于诱导手性。而至今制备拥有本征手性的钙钛矿纳米晶依然处于空白。

因此，如何制备一种拥有本征手性的钙钛矿纳米晶，拓展手性钙钛矿纳米晶的材料体系，具有非常重要的意义。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种手性钙钛矿纳米片、其制备方法和应用。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“R-MPEA”是指：(R)-2-苯基-1-丙胺。

术语“S-MPEA”是指：(S)-2-苯基-1-丙胺。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种手性钙钛矿纳米片，所述手性钙钛矿纳米片具有本征手性，在最大激发吸收处有手性光学响应。