[发明专利]一种钙钛矿金属非金属化合物核壳量子点聚合物薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钙钛矿金属非金属化合物核壳量子点聚合物薄膜，其特征在于：所述钙钛矿金属非金属化合物核壳量子点聚合物薄膜由钙钛矿内核、金属或非金属化合物壳层及聚合物构成；

所述钙钛矿内核具有结构式 ABX₃、A₄BX₆、AB₂X₅、A₂BX₄、A₃B₂X₉、A_m-1B_m+1X_3m+1，m≥2中的至少一种构成；

其中A为CH₃NH₃⁺、NH₂CHNH₂⁺、C(NH₂)₃⁺、Cs⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺或Q中的至少一种；其中Q选自芳香基或者碳原子数不小于3的烷基有机胺阳离子中的至少一种；

B为Pb²⁺、Cu²⁺、Sn²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Ge²⁺、Sr²⁺、Bi³⁺、Eu²⁺、Yb²⁺、Sb³⁺、Tl³⁺、In³⁺、Cu⁺、Ag⁺中的至少一种构成；

X选自阴离子Cl^-，Br^-，I^-，SCN^-中的至少一种；

所述金属或非金属化合物壳层由MxNy构成，其中M为Al、Zn、Cd、In、Sn、Hg、Li、Be、Ge、Ga、P中至少一种构成，N由O、S中至少一种构成；x和y取值范围为0.01-10；

所述金属化合物壳层在至少一个维度上的尺寸为0.1-40 nm；

所述钙钛矿金属非金属化合物核壳量子点聚合物薄膜的制备方法，步骤为：

第一步：将CX_1-3与AX按照摩尔比1：（0.1～4）混合，其中CX_1-3选自C1X、C2X₂、C3X₃中的至少一种，其中C1X中C1选自Cu⁺、Ag⁺中的至少一种，C2X₂中C2选自Pb²⁺、Cu²⁺、Sn²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Ge²⁺、Sr²⁺、Eu²⁺、Yb²⁺中的至少一种，C3X₃中C3选自Bi³⁺、Sb³⁺、Tl³⁺、In³⁺中的至少一种，X选自Cl^-，Br^-，I^-，SCN^-中的至少一种，其中A为CH₃NH₃⁺、NH₂CHNH₂⁺、C(NH₂)₃⁺、Cs⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺或Q中的至少一种；其中Q选自芳香基或者碳原子数不小于3的烷基有机胺阳离子中的至少一种；然后加入配体，CX_1-3与配体的摩尔比为1：（0.0001～3）；再加入溶剂，CX_1-3与溶剂的摩尔比为1：（20～1100），加入到5 mL玻璃瓶中；然后用移液枪分别向玻璃瓶中滴加20μL油胺和500μL油酸，然后将玻璃瓶放入磁力搅拌器进行搅拌，直到溶液澄清透明，用直径为200纳米的聚四氟乙烯滤头对澄清透明混合溶液进行过滤，取过滤得到的溶液为获得钙钛矿前驱体溶液A；

第二步：将钙钛矿前驱体溶液A放入100 mL烧杯中，进行磁力搅拌，边搅拌边用移液枪向其中滴加反溶剂，滴入速率为5μL～2 mL/min，加入的体积比为钙钛矿前驱体：反溶剂=1：（2～200），持续搅拌3小时，获得钙钛矿材料悬浊液；

第三步：从钙钛矿材料悬浊液中取10 mL放入离心管进行离心分离，第一次离心机转速为6000-10000 rpm，时间1-15 分钟，离心后，获取下沉淀，然后向下沉淀中加入反溶剂2～50 mL，超声分散30分钟后进行第二次离心，第二次离心机转速为4000～5000 rpm，时间1～15分钟，离心后，获取上清液即获得钙钛矿量子点溶液B；

第四步：称量0.01～10 g聚合物放入100 mL烧杯中，然后向其中加入0.1 mL～50 mL反溶剂中，接下来向其中加入0.1～50mL钙钛矿量子点溶液，在20℃-150℃温度下进行磁力搅拌，磁力搅拌12 h，澄清钙钛矿量子点聚合物溶液C；

第五步：然后在氮气气氛下将钙钛矿量子点溶液B 1 mL、钙钛矿量子点聚合物溶液C 1mL、金属或非金属有机化合物混合，加入量为钙钛矿量子点溶液与金属或非金属有机化合物质量比为1：（0.0001～0.5），加入速率为1μL～5 mL/min，磁力搅拌1 min~24 h，使钙钛矿量子点分散均匀，获得钙钛矿量子点金属非金属聚合物溶液；所述金属或非金属有机化合物：三乙基铝、三甲基铝、二甲基锌、二乙基锌、二甲基汞、甲基锂、甲基钾、丁基锂、乙基甲基锡烷、四乙基锡、二甲基铍、四甲基锗、三甲基镓、二甲基镉、烷基膦、烷基铟中的至少一种构成；

所述烷基膦由三正辛基膦、三乙基膦、三甲基膦、三异丙基磷、二乙基膦、三正丙基磷化氢、二异丁基膦、双(二甲基膦)甲烷、1,3-二(联苯基膦)丙烷、三乙烯基膦、叔丁基二乙基膦中的至少一种构成；

所述烷基铟由三甲基铟、三乙基铟中的至少一种构成；

第六步：将钙钛矿量子点金属非金属聚合物溶液涂布在玻璃基底上，放入真空干燥箱中30℃真空干燥30 min；然后向真空干燥箱中通入氧气或硫单质气体，所述硫单质气体由在450℃温度下加热的硫单质而获得，氧气或者硫单质气体的气压维持在50±5 Pa气压，缓慢反应，保持6 h，即可获得钙钛矿金属非金属化合物核壳量子点聚合物薄膜；

第七步：如果第六步中通入的是硫单质气体，那么等反应结束后，将所获得的薄膜放入二硫化碳中清洗，洗去多余的硫单质，即可获得钙钛矿金属非金属化合物核壳量子点聚合物薄膜。