[发明专利]一种铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料的制备方法及铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料

说明书

本发明涉及一种铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料的制备方法及铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料。该方法将铅卤钙钛矿前驱体和有机配体在溶剂中充分溶解，得到钙钛矿前驱液A；然后将单体、交联剂以及引发剂混合均匀，得到聚合物凝胶前驱液B；再将钙钛矿前驱液A和所述聚合物凝胶前驱液B混合后除氧，在加热条件下反应，得到中间产物；最后将中间产物在甲苯中浸泡、空气中晾置，得到铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料，该复合材料中铅卤钙钛矿颗粒均匀嵌入在疏水性聚合物凝胶的三维交联网络中。本发明将聚合物凝胶的制备与钙钛矿在凝胶基质中的原位沉淀相结合，制备得到柔性发光材料，制备步骤简单，产物具有良好的环境稳定性。

技术领域

本发明涉及光电材料领域，进一步地说，是涉及一种铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料的制备方法及铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料。

背景技术

铅卤钙钛矿作为一类新型的光电材料，因其具有发光效率高、吸光系数高、激子结合能高等优点而备受关注，目前已经被广泛应用在太阳能电池、发光二极管(LED)、激光和光电探测器等领域。然而在钙钛矿展现优异光电性能的同时，自身固有的离子性质和低形成能造成其在环境中的不稳定，具体说是钙钛矿对环境中的光、热、氧气和水都不稳定，这在一定程度上阻碍了它的发展和应用。

多种提高钙钛矿稳定性的策略已被提出，例如离子掺杂、表面钝化、表面包覆。其中，表面包覆法是一种有效提升钙钛矿稳定性的方法，目前采用的包覆材料主要是无机盐、无机氧化物、钙钛矿材料、聚合物等。

用聚合物基质来包覆钙钛矿，即制备钙钛矿-聚合物复合材料的方法，已成为提高钙钛矿稳定性的有效途径之一。铅卤钙钛矿-聚合物复合材料因兼具铅卤钙钛矿和聚合物的性能而备受关注，一方面钙钛矿赋予聚合物优异的光学性能，另一方面聚合物基体提高了铅卤钙钛矿的环境稳定性和加工性能。

目前，聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)在内的多种聚合物都用于提高钙钛矿稳定性的研究。通过文献调研和整理，我们发现目前主流的工作中钙钛矿-聚合物复合材料的制备方法主要集中于共混法、原位聚合法和原位钙钛矿生长/沉淀法三类。其中，共混法是指将钙钛矿NCs和聚合物分开制备，然后将两者混合使得钙钛矿NCs被包埋在聚合物中；原位聚合法是指先合成钙钛矿NCs并将它分散在单体溶液中，随着单体的聚合将钙钛矿NCs包裹在聚合物当中的方法；原位钙钛矿生长/沉淀法一般是指先制备聚合物，而钙钛矿NCs在与聚合物复合过程中合成。这三种方法的主要区别在于钙钛矿NCs与聚合物合成的先后顺序不同。

总的来说，现有技术中提高钙钛矿稳定性的方法还较为复杂，虽然在一定程度上提高了钙钛矿的稳定性，但稳定性上仍有较大的提升空间。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提出了一种铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料的制备方法及铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料，该方法以铅卤钙钛矿前驱体、有机配体、单体、交联剂、引发剂为原料，将聚合物凝胶的制备与钙钛矿在凝胶基质中的原位沉淀相结合，制备得到柔性发光材料，制备步骤简单，产物具有良好的环境稳定性。

本发明的目的之一是提供一种铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)钙钛矿前驱液A的制备：将铅卤钙钛矿前驱体和有机配体在溶剂中充分溶解，得到钙钛矿前驱液A；

(2)聚合物凝胶前驱液B的制备：将单体、交联剂以及引发剂混合均匀，得到聚合物凝胶前驱液B；

(3)中间产物的制备：将所述钙钛矿前驱液A和所述聚合物凝胶前驱液B混合后除氧，在加热条件下反应，得到中间产物；

(4)将所述中间产物在甲苯中浸泡、空气中晾置，得到铅卤钙钛矿杂化凝胶复合材料。

优选的，步骤(1)中，铅卤钙钛矿前驱体为溴化铅和甲胺氢溴酸盐；

有机配体为油酸和油胺；

溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。