CN114196401B - 一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，包括以下步骤：S1.含铅前驱体溶液的制备，S2.卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯的异丙醇溶液的制备，S3.含铅聚合物薄膜的制备，S4.钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜的制备；依照本发明的方法，能够实现在大气环境下制备高亮度、高稳定性的钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

Description

一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法

技术领域

本发明属于量子点领域，具体涉及一种原位交联生长法制备高亮度、高稳定性的钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿（CH₃NH₃PbX₃, X = Cl, Br, I）量子点因其易合成、量子效率高、发光波长窄、带隙可调、制备成本低等优异性能引起人们的广泛关注，已在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、激光等领域显示出巨大的潜力。然而，有机-无机杂化钙钛矿量子点由于比表面积大、形成能低和高度离子性等原因，极易受到氧、水、光、热等环境因素的影响，从而表现出差的稳定性，这一问题对于钙钛矿量子点的实际应用十分不利。

为了解决这一问题，提出一种原位交联生长法，研究发现，该方法能够实现在大气环境下制备高亮度、高稳定性的钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，制备高亮度、高稳定性的钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，包括以下步骤：

S1.含铅前驱体溶液的制备：将甲基丙烯酸铅溶于聚合物单体中，配制浓度为(2.25~10)×10^-5 mol/mL的溶液，同时加入自由基引发剂，充分搅拌混合，超声后再用滤头过滤，备用；

S2.卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯的异丙醇溶液的制备：将卤化甲胺或卤化甲脒或卤化铯溶于二甲基亚砜溶剂中，配制浓度为(5~10)×10^-5 mol/mL的溶液中，充分搅拌，备用；

S3.含铅聚合物薄膜的制备：先将S1中配好的含铅前驱体溶液在热台上加热，使之发生部分交联，再将其旋涂成膜；

S4.钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜的制备：在旋转状态下，将S2配制好的卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯异丙醇溶液滴加到S3制备的含铅聚合物薄膜上，经退火处理，制备得到钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

步骤S1中自由基引发剂的加入量为0.02~0.04g/mL，制备的含铅前驱体溶液的超声时间为2~3min。

步骤S3中热台上加热时间为5~10min，旋涂成膜所需的转速为2000~4000r/min，旋涂时间为20~30s。

本发明结果表明，采用该交联原位生长法能够制备出高亮度的，氧、水、热稳定性良好的钙钛矿量子点/聚合物薄膜。本发明为制备具有高效荧光、稳定的钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜提供了一种新的工艺和方法。

本发明的有益效果是：本发明的工艺过程简单，制备参数易于控制，重复性好，为制备具有高效荧光、稳定的钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜提供了一种新的工艺和方法。

附图说明

图1为实施例1中所制备的MAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜在紫外灯下的照片。

图2为实施例1中所制备的MAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜的荧光光谱。

图3为实施例1中所制备的MAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜的X射线衍射图谱。

图4为实施例1中所制备的MAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜的热稳定性。

图5为实施例2中所制备的FAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜在紫外灯下的照片。

图6为实施例2中所制备的FAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜的荧光光谱。

图7为实施例2中所制备的FAPbBr₃量子点/PMMA杂化薄膜的X射线衍射图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1-图7。

一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，包括以下步骤：

S1.含铅前驱体溶液的制备：将甲基丙烯酸铅溶于聚合物单体中，配制浓度为(2.25~10)×10^-5 mol/mL的溶液，同时加入自由基引发剂，充分搅拌混合，超声后再用滤头过滤，备用；

S2.卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯的异丙醇溶液的制备：将卤化甲胺或卤化甲脒或卤化铯溶于二甲基亚砜溶剂中，配制浓度为(5~10)×10^-5 mol/mL的溶液中，充分搅拌，备用；

S3.含铅聚合物薄膜的制备：先将S1中配好的含铅前驱体溶液在热台上加热，使之发生部分交联，再将其旋涂成膜；

S4.钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜的制备：在旋转状态下，将S2配制好的卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯异丙醇溶液滴加到S3制备的含铅聚合物薄膜上，经退火处理，制备得到钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

步骤S1中自由基引发剂的加入量为0.02~0.04g/mL，制备的含铅前驱体溶液的超声时间为2~3min。

步骤S3中热台上加热时间为5~10min，旋涂成膜所需的转速为2000~4000r/min，旋涂时间为20~30s。

实施例1：

将甲基丙烯酸铅（Pb(MMA)₂）溶于甲基丙烯酸甲酯（MMA）中，配制浓度为9×10^{- 5}mol/mL的甲基丙烯酸铅的甲基丙烯酸甲酯溶液1mL，再加入0.028g的偶氮异丁腈，将配好的溶液超声2~3min，随后过滤。将过滤后的溶液在热台上加热，加热温度为100 ℃ ，加热时间为10~15min。将加热后的溶液旋涂成膜，转速为3500 r/min，时间为30 s，滴加量为60 μL。再在旋涂状态下（转速为3500 r/min，时间为30 s），将10×10^-5mol/mL的溴化甲胺的异丙醇溶液滴加到薄膜上。将所制薄膜置于热台上，100 ℃ 加热30min，即制备得到MAPbBr₃/PMMA杂化薄膜。图1-3分别为所制备的MAPbBr₃/PMMA杂化薄膜在紫外灯下的照片、荧光光谱和热稳定性。从图中可以看出，所制备的MAPbBr₃/PMMA杂化薄膜中MAPbBr₃量子点的发光峰位于527nm，为立方晶体结构，荧光量子产率为55%。该MAPbBr₃/PMMA杂化薄膜具有良好的水、热稳定性。

实施例2：

将甲基丙烯酸铅（Pb(MMA)₂）溶于甲基丙烯酸甲酯（MMA）中，配制浓度为4.5×10^{- 5}mol/mL的甲基丙烯酸铅的甲基丙烯酸甲酯溶液1mL，再加入0.028g的偶氮异丁腈，将配好的溶液超声2~3min，随后过滤。将过滤后的溶液在热台上加热，加热温度为100 ℃ ，加热时间为10~15min。将加热后的溶液旋涂成膜，转速为3500 r/min，时间为30 s，滴加量为60μL。再在旋涂状态下（转速为3500 r/min，时间为30 s），将10×10^-5mol/mL的溴化甲脒的异丙醇溶液滴加到薄膜上。将所制薄膜置于热台上，100 ℃ 加热30min，即制备得到FAPbBr₃/PMMA杂化薄膜。图4-6分别为所制备的FAPbBr₃/PMMA杂化薄膜在紫外灯下的照片、荧光光谱、X射线衍射图谱。从图中可以看出，所制备的FAPbBr₃/PMMA杂化薄膜中FAPbBr₃量子点的发光峰位于534nm，为立方晶体结构，荧光量子产率为78%。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.含铅前驱体溶液的制备：将甲基丙烯酸铅溶于聚合物单体中，配制浓度为(2.25~10)×10^-5 mol/mL的溶液，同时加入自由基引发剂，充分搅拌混合，超声后再用滤头过滤，备用；

S2.卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯的异丙醇溶液的制备：将卤化甲胺或卤化甲脒或卤化铯溶于二甲基亚砜溶剂中，配制浓度为(5~10)×10^-5 mol/mL的溶液中，充分搅拌，备用；

S3.含铅聚合物薄膜的制备：先将S1中配好的含铅前驱体溶液在热台上加热，使之发生部分交联，再将其旋涂成膜；

S4.钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜的制备：在旋转状态下，将S2配制好的卤化甲胺、卤化甲脒、卤化铯异丙醇溶液滴加到S3制备的含铅聚合物薄膜上，经退火处理，制备得到钙钛矿量子点/聚合物杂化薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，其特征在于：步骤S1中自由基引发剂的加入量为0.02~0.04g/mL，制备的含铅前驱体溶液的超声时间为2~3min。

3.根据权利要求1所述的一种原位交联法制备高稳定钙钛矿量子点薄膜的方法，其特征在于：步骤S3中热台上加热时间为5~10min，旋涂成膜所需的转速为2000~4000r/min，旋涂时间为20~30s。

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