[发明专利]一种三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶的制备方法及其应用，其制备方法包括以下步骤：(1)将卤化铯、铅盐、尿素分散于水中，搅拌均匀得到混合溶液；(2)向上述混合溶液中加入磷酸，进行微波加热，待水蒸干后得到固体，静置得到所述三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶。上述制备方法简单、重复性好、成本低、可量产，且得到的产物可通过热处理对其发光波长进行一定范围的调控；此外，由于三聚氰酸对卤素钙钛矿的钝化和保护作用，制备得到纳米混晶具有优异的发光性能合稳定性，可用于制备量子点液晶显示器中的高色点量子点增亮膜。

技术领域

本发明涉及发光材料领域，具体涉及一种三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶的制备方法及其应用。

背景技术

无机卤素钙钛矿量子点由于其带隙易调节、宽光谱吸收、光吸收系数大、载流子迁移距离长、荧光发射效率高等优异的光电性能，可通过改变晶体结构中卤素原子的种类以及比例实现不同颜色的发光，被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器、激光器等高性能光电器件中。

虽然无机卤素钙钛矿材料量子点具有优异的光学性能，但由于其晶体结构的离子性、卤素离子较强的离子迁移能力以及较低的晶体形成能等，导致钙钛矿量子点的稳定性较差。晶体结构的离子性使得钙钛矿量子点容易被极性溶剂以及环境中的水降解失去光学性能，严重影响了其器件的使用寿命，目前，通过会采用无机盐或有机物对钙钛矿进行表面钝化，或，使用TMOS/TEOS等对其表面进行包覆以提高钙钛矿量子点的稳定性，但这类处理方法较为繁琐且成本高，难以大规模生产和应用于实际生产中，因此，如何低成本、有效提高卤素钙钛矿量子点的稳定性是亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶的制备方法及其应用，将卤化铯、三水合乙酸铅、尿素及磷酸利用微波加热法制备得到三聚氰酸包覆卤素钙钛矿的纳米混晶，其中尿素在微波的作用下形成三聚氰酸分子，在磷酸的P＝O键的作用下三聚氰酸分子聚合形成交联网状结构，三聚氰酸聚合物作为卤素钙钛矿配体的同时对卤素钙钛矿形成包覆，起到钝化和保护的作用，极大的提高了卤素钙钛矿纳米晶的稳定性，且通过加热后处理温度和时间的调控，可实现对三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶发光波长的调控，上述制备方法简单、重复性好、成本低、产量大，且制备得到的纳米混晶稳定性好；通过上述方法可制备得到深绿色发光、高色点、高量子产率的三聚氰酸包覆CsPbBr₃(CsPbBr₃@CA)的纳米混晶，可用于制备量子点增亮膜，与商业红光CdSe@ZnS量子点增亮膜复合后可实现96％的Rec.2020的覆盖。

本发明提供了如下所述的技术方案：

本发明第一方面提供了一种三聚氰酸包覆卤素钙钛矿纳米混晶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将卤化铯、铅盐、尿素分散于水中，搅拌均匀得到混合溶液；所述铅盐选自溴化铅、硝酸铅、乙酸铅及其水合物中的一种或多种；

(2)向上述混合溶液中加入磷酸，进行微波加热，待水蒸干后得到固体，静置得到所述三聚氰酸包覆卤素钙钛矿的纳米混晶。

尿素在微波的作用下形成三聚氰酸，三聚氰酸分子在含磷酸体系中通过P＝O键发生聚合反应，形成了非共轭基团的交联网络结构，反应体系中CsPbX₃的铅与三聚氰酸聚合物分子上的氧发生相互作用，形成Pb-O键，钝化了CsPbX₃表面，形成稳定的钙钛矿结构；此外，三聚氰酸聚合物网络结构对CsPbX₃进行包覆，隔离CsPbX₃纳米晶避免发生团聚，同时阻止外界环境对CsPbX₃纳米晶结构和性能的影响。

进一步地，步骤(1)中，所述铅盐与尿素的摩尔质量比为1:50～200mmol/g。

进一步地，步骤(2)中，磷酸加入量与铅盐的体积摩尔比为0.5～5:1mL/mmol，所述磷酸为85wt％的水溶液。