[发明专利]一种表面处理的钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种表面处理的钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用。所述制备方法包括：将钙钛矿纳米晶与配体在室温下混合，进行配体交换反应，得到所述表面处理的钙钛矿纳米晶；所述配体包括含有磺酸基的盐，或者含有磺酸基的酸和胺基化合物的组合。本发明通过将制备钙钛矿纳米晶的方法与配体交换相结合，用胺基化合物中和含有磺酸基的酸或直接利用含有磺酸基的盐所形成的高稳定磺酸基配体替换纳米晶表面原有的配体，能大大增强配体与钙钛矿纳米晶的晶格结合力，同时，全程无需高温、惰性气氛环境，在室温下即可反应，无需有毒溶剂，节约了成本。本发明制备得到的钙钛矿纳米晶稳定性高，可重复性强，绿色环保可放大生产。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种表面处理的钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用。

背景技术

全无机CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)钙钛矿型量子点以其量子效率高、波长可调、合成方法简单、重复性高等优点，受到了广泛的关注。但是钙钛矿卤化物材料稳定性差，尤其对高温环境极为敏感，严重限制了它的应用。

现如今，钙钛矿纳米晶的制备多采用热注入法，在热注入法中可以通过改变晶体生长方向和反应物的浓度控制钙钛矿的生长，但由于在高温下进行反应，对于温度控制的均匀度，注入反应的均匀度，及能量消耗都有很高的要求，并且过程中均需使用到油酸、油胺等长链有机配体，极易从钙钛矿表面脱离，导致量子效率降低，稳定性变差。因此，对于钙钛矿来说，热注入法很难放大获得超过克级的高品质产品。此外，目前也发展出许多常温制备高稳定性钙钛矿纳米晶的工艺策略，常温法的成本低、产率高，但绝大多数常温制备方法还是采用了传统的油酸、油胺等配体，此类配体与钙钛矿的晶格结合力较弱，长时间高温环境作用后会脱落，稳定性达不到商业化需求。

CN110144208A公开了一种提高APbI₃钙钛矿量子点效率的方法，包括如下步骤：向高温热注入法制备的APbI₃量子点溶液中加入第一提纯溶剂进行第一次提纯，离心后取得第一沉淀；将第一沉淀分散在第一有机溶剂中，加入第二提纯溶剂和配体，再次离心取得第二沉淀；将第二沉淀再次分散在第二有机溶剂中，得到提纯后的APbI₃量子点。所述配体为油酸、DDAI、NMAI、PMAI和油胺碘中的任意一种。虽然该方法钝化了缺陷，提高了量子效率，但高温热注入法需要反应温度在120℃以上，同时需要氮气保护，这种方法难放大，收率低。

CN114656961A公开了一种采用蓖麻油酸作为溶剂及配体制备钙钛矿量子点的方法，包括以下步骤：将溴化铯、溴化铋溶于蓖麻油酸中，并加入辛胺在常温下搅拌形成前驱体溶液，将其注入反溶剂乙醇中，得到Cs₃Bi₂Br₉量子点溶液。这种方法采用了油酸配体，与Cs₃Bi₂Br₉量子点结合力较弱，稳定性达不到商业化需求。

因此，如何提供一种室温钙钛矿纳米晶的制备方法，避免使用成本高昂的热注入法，同时获得高稳定性的钙钛矿纳米晶，是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种表面处理的钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用。本发明通过将制备钙钛矿纳米晶的方法与配体交换相结合，用胺基化合物中和含有磺酸基的酸或直接利用含有磺酸基的盐所形成的高稳定磺酸基配体替换了纳米晶表面原有的配体，全程无需高温、惰性气氛环境，无需有毒溶剂，节约了成本，并且制备得到的钙钛矿纳米晶稳定性高，可重复性强，绿色环保可放大生产。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种表面处理的钙钛矿纳米晶的制备方法，所述制备方法包括：

将钙钛矿纳米晶与配体在室温下混合，进行配体交换反应，得到所述表面处理的钙钛矿纳米晶；

所述配体包括含有磺酸基的盐，或者含有磺酸基的酸和胺基化合物的组合。