[发明专利]一种钙钛矿纳米复合发光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钙钛矿纳米复合发光材料及其制备方法和应用。所述钙钛矿纳米复合发光材料包括介孔纳米材料、位于介孔纳米材料孔隙内的钙钛矿量子点以及附着于所述钙钛矿量子点表面的含硫化合物。制备方法中，加入硫代化合物进行复合烧结。本发明提供的材料，以介孔纳米材料为壳，其孔隙内部生长钙钛矿量子点，硫代化合物分解后的含硫化合物有效地填充了量子点与介孔纳米材料间的空隙，提升了发光材料的光学性能，还对水、热、蓝光等外界条件具有较高的稳定性。这种高稳定性钙钛矿量子点有望应用在显示屏领域领域，拓宽了发光材料的应用领域。

技术领域

本发明属于钙钛矿发光材料技术领域，涉及一种钙钛矿纳米复合发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

钙钛矿纳米晶由于其在整个可见光谱中组分可调成分的光吸收和发射、超高的光致发光量子效率(PLQY)、较窄的发射线宽、较短的激子辐射寿命和较长的载流子扩散长度以及可溶液加工等优良特性，在现代光电子领域，包括太阳能电池、光电探测器和发光器件等方面引起了广泛的关注。

然而，钙钛矿纳米晶由于其特殊的离子型晶体结构，使得其在环境条件下(如湿度、温度和光照)稳定性较差，在高温高湿的环境下钙钛矿纳米晶会发生迅速的降解，从而引起器件的光电性能下降，因此钙钛矿纳米晶的稳定性亟待提高。目前钙钛矿纳米晶的制备多采用热注入法、配体辅助共沉淀法等，在这些合成过程中均需使用到油酸、油胺等长链有机配体，这些长链配体与钙钛矿纳米晶在溶液中处于动态平衡，极易从钙钛矿纳米晶表面脱离，特别是将纳米晶成膜后极易发生脱离，使得纳米晶表面产生大量的缺陷，导致荧光猝灭，使得其荧光量子效率降低以及稳定性变差。另外，钙钛矿纳米晶的荧光性能随着温度的升高也会发生衰减，通常在83℃左右钙钛矿纳米晶会发生相变或分解，而钙钛矿纳米晶制备的显示屏运行过程中会产生较多的热量，因此这对其在光电器件方面的应用有极大的阻碍。

目前，提升钙钛矿纳米晶的方法一般是在纳米晶表面进行包覆，这样形成的核壳结构能够有效保护量子点不受外界环境的影响，从而提高其稳定性。但是传统的包覆方法一般是直接将一些易水解的物质加在钙钛矿纳米晶溶液中在纳米晶表面进行包覆或者高分子聚合物与量子点混合，这种方法对钙钛矿纳米晶表面进行修饰，导致其包覆效果较差，在高温高蓝光等恶劣环境下不能有效的降低钙钛矿纳米晶的分解和阻止水氧对纳米晶的影响。

CN109306265A一种聚合物包覆的钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：提供钙钛矿量子点，将所述钙钛矿量子点分散在溶剂中形成钙钛矿量子点溶液，其中，所述钙钛矿量子点表面的配体包括硫羧酸类配体；在所述钙钛矿量子点溶液中加入聚合物单体和光引发剂，在水蒸气含量低于30％的紫外照射条件下，反应生成聚合物包覆的钙钛矿量子点，其中，所述聚合物单体为含有氨基的不饱和聚合物单体。

CN108441211A公开了一种基于有机无机杂化钙钛矿量子点的荧光材料的制备方法，包括：将硅溶胶、第一有机胺类化合物与有机无机杂化钙钛矿量子点混合，干燥后得到荧光材料。

上述两篇文献中采用了聚合物包覆或者易水解的物质包覆，其难以实现在高温高蓝光等恶劣环境下有效的降低钙钛矿纳米晶的分解和阻止水氧对纳米晶的影响的目的。

因此，如何避免钙钛矿纳米晶在高温高蓝光等恶劣环境下的分解，以及水氧对其的影响，是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿纳米复合发光材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种具有核壳结构的钙钛矿纳米复合发光材料，以介孔纳米材料为壳，其孔隙内部生长钙钛矿量子点，含硫化合物有效地填充了量子点与介孔纳米材料间的空隙，提升了发光材料的光学性能，还对水、热、蓝光等外界条件具有较高的稳定性；即使在高温高蓝光环境中，钙钛矿量子点的荧光强度依然能够维持相对稳定。这种高稳定性钙钛矿量子点有望应用在显示屏领域领域，拓宽了发光材料的应用领域。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：