KR102558920B1 - Manufacturing method of perovskite nano particles-polymer composite and perovskite nano particles-polymer composite using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 개시한다. 본 발명은 페로브스카이트 전구체 용액을 제조하는 단계; UV 경화형 수지 용액을 제조하는 단계; 상기 UV 경화형 수지 용액에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 적가(drop)하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기판 상에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 UV 경화시켜 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 막을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite and a perovskite nanoparticle-polymer composite prepared using the same. The present invention comprises the steps of preparing a perovskite precursor solution; preparing a UV curable resin solution; preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropping the perovskite precursor solution into the UV curable resin solution; coating the perovskite nanoparticle-resin mixed solution on a substrate; and preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite film by UV-curing the perovskite nanoparticle-resin mixture solution coated on the substrate.

Description

페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체{MANUFACTURING METHOD OF PEROVSKITE NANO PARTICLES-POLYMER COMPOSITE AND PEROVSKITE NANO PARTICLES-POLYMER COMPOSITE USING THE SAME}Manufacturing method of perovskite nanoparticle-polymer composite and perovskite nanoparticle-polymer composite produced through this

본 발명은 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용한 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자를 합성하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite and a perovskite nanoparticle-polymer composite produced thereby, and more particularly, to a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite for synthesizing perovskite nanoparticles by a ligand-assisted reprecipitation (LARP) method using a UV curable resin solution as an anti-solvent, and a perovskite nanoparticle prepared through the same It relates to particle-polymer composites.

현재 디스플레이 시장의 메가 트렌드는 기존의 고효율 고해상도 지향의 디스플레이에 더 나아가서 고색순도 천연색 구현을 지향하는 감성화질 디스플레이로 이동하고 있다. 이러한 관점에서 현재 유기 발광체 기반 유기 발광 다이오드(OLED) 소자가 비약적인 발전을 이루었고, 색순도가 향상된 무기 양자점 LED가 다른 대안으로 활발히 연구 개발되고 있다. 그러나, 유기 발광체와 무기 양자점 발광체 모두 재료적인 측면에서 본질적인 한계를 가지고 있다.Currently, the mega trend of the display market is moving beyond the existing high-efficiency, high-resolution display to emotional quality display that aims to realize natural colors with high color purity. From this point of view, organic light emitting diode (OLED) devices based on organic light emitting materials have made significant progress, and inorganic quantum dot LEDs with improved color purity are being actively researched and developed as an alternative. However, both organic light-emitting materials and inorganic quantum dot light-emitting materials have inherent limitations in terms of materials.

기존의 유기 발광체는 효율이 높다는 장점은 있지만, 스펙트럼이 넓어서 색순도가 좋지 않다. 무기 양자점 발광체는 색순도가 좋다고 알려져 왔지만, 청색(Blue color) 쪽으로 갈수록 양자점 크기가 균일하도록 제어하기가 어려워서 색순도가 떨어지는 문제점이 존재한다. 더욱이 무기 양자점은 매우 깊은 가전자대(valence band)를 가지고 있어, 유기 정공 주입층에서의 정공주입 장벽이 매우 커 정공주입이 어렵다는 문제점이 존재한다.Existing organic light emitting materials have the advantage of high efficiency, but have poor color purity due to their wide spectrum. Inorganic quantum dot light emitting bodies have been known to have good color purity, but it is difficult to control the size of quantum dots to be uniform as they go toward blue color, so there is a problem in that color purity decreases. Moreover, since inorganic quantum dots have a very deep valence band, there is a problem in that hole injection is difficult because the hole injection barrier in the organic hole injection layer is very large.

금속 할라이드 페로브스카이트 소재는 높은 색순도를 가지고, 색 조절이 간단하며 합성 비용이 저렴하기 때문에 발광체로서의 발전 가능성이 매우 크다. 또한 높은 색순도 (Full width at half maximum (FWHM) ≒ 20nm)를 가지고 있어서 좀 더 천연색에 가까운 발광 소자를 구현할 수 있다.Since metal halide perovskite materials have high color purity, simple color control, and low synthesis cost, they have great potential for development as light emitting materials. In addition, since it has high color purity (full width at half maximum (FWHM) ≒ 20 nm), it is possible to implement a light emitting device closer to natural color.

따라서, 최근 페로브스카이트구조(ABX3) 양자점 화합물이 가지는 뛰어난 광전기적 특성, 즉 음이온(X-)조성 변경을 통한 흡수파장 및 발광파장 조절성, 좁은 발광파장폭(Full width at half maximum (FWHM) 20 nm)에 의한 높은 색순도, 높은 전하이동도, 저렴한 제조비용 등의 특성을 이용한 고성능 발광소자(LED), 태양전지소자 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, in recent years, the excellent photoelectric properties of the perovskite structure (ABX 3 ) quantum dot compound, that is, absorption wavelength and emission wavelength controllability through anion (X - ) composition change, narrow emission wavelength (Full width at half maximum (FWHM) 20 nm), high-performance light emitting devices (LED), solar cell devices, etc. using characteristics such as high color purity, high charge mobility, and low manufacturing cost are being actively conducted.

통상적으로 이러한 페로브스카이트 양자점은 고온주입(Hot injection, HI)법이나 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법의 2가지 합성법에 의해 제조될 수 있다.Typically, such perovskite quantum dots can be prepared by two synthesis methods: a hot injection (HI) method and a ligand-assisted reprecipitation (LARP) method.

CsPbBr3조성의 양자점을 합성할 경우, 고온주입법은 PbBr2, 1-옥타데센, 올레산, 올레일아민으로 만든 PbBr2 프리커서 용액에 CsCO3, 1-옥타데센, 올레산으로 만든 Cs-올리에이트 프리커서를 고온에서 주입하여 나노결정을 만드는 방식이다.In the case of synthesizing quantum dots of CsPbBr 3 composition, the high-temperature injection method is a method of making nanocrystals by injecting a Cs-oleate precursor made of CsCO 3 , 1-octadecene, and oleic acid into a PbBr 2 precursor solution made of PbBr 2 , 1-octadecene, oleic acid, and oleylamine at high temperature.

리간드 보조 재석출법은 PbBr2, CsBr, 올레산과 같은 유기산 리간드, 올레일아민과 같은 유기암모늄 리간드를 양성자성용매인 디메틸포름아미드(DMF) 또는 디메틸술포옥사이드(DMSO)에 녹인 후 이를 톨루엔과 같은 PbBr2, CsBr에 대해 용해도가 현저히 낮은 용매에 떨어뜨려서 나노결정을 합성하는 방식이다.In the ligand-assisted re-precipitation method, organic acid ligands such as PbBr 2 , CsBr, and oleic acid, and organic ammonium ligands such as oleylamine are dissolved in dimethylformamide (DMF) or dimethylsulfooxide (DMSO), a protic solvent, and then dropped into a solvent having remarkably low solubility for PbBr 2 and CsBr, such as toluene, to synthesize nanocrystals.

일반적으로, 이러한 과정을 거쳐 제작된 페로브스카이트 양자점은 내환경성(수분, 광, 열 등)이 취약하므로, 이를 소자에 적용할 경우에는 인캡슐레이션(encapsulation)을 실시한다.In general, since perovskite quantum dots produced through this process are weak in environmental resistance (moisture, light, heat, etc.), encapsulation is performed when they are applied to devices.

인캡슐레이션은 소자자체에 대해 실시할 수도 있고, 페로브스카이트 양자점에 대해 할 수도 있으며, 두 가지 방식을 모두 적용할 수도 있다. Encapsulation may be performed on the device itself, perovskite quantum dots, or both methods may be applied.

이 중에서 페로브스카이트 양자점에 대한 인캡슐레이션은 주로 페로브스카이트 양자점 또는 리간드와 화학적, 물리적으로 결합할 수 있는 화학물질을 도입하거나, 양자점을 다공성 물질에 함침시키거나, 고분자 매질에 분산시키는 방식을 이용하며, 최근에는 후자의 방식인 고분자 매질에 분산시켜 복합체 필름을 만드는 방식에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.Among them, the encapsulation of perovskite quantum dots mainly uses a method of introducing a chemical substance capable of chemically and physically bonding with perovskite quantum dots or ligands, impregnating the quantum dots into a porous material, or dispersing them in a polymer medium. Recently, many studies have been conducted on the method of making a composite film by dispersing in a polymer medium, which is the latter method.

또한, 이러한 방식을 통해 청색발광의 페로브스카이트 나노입자를 제작하기 위해서는 음이온 치환을 통한 CsPbBrxCl3-x 혼합조성 나노입자 또는 양자크기가 제한된 CsPbBr3 나노입자를 사용하며 이를 위해 추가적인 공정이 필요한 문제점이 있다.In addition, in order to manufacture blue light-emitting perovskite nanoparticles through this method, CsPbBr x Cl 3-x mixed composition nanoparticles or CsPbBr 3 nanoparticles having a limited quantum size through anion substitution are used, and an additional process is required for this. There is a problem.

특허문헌1은 양자점-고분자(폴리머, 수지) 복합체를 제작하기 위해 양자점을 먼저 합성한 후, 이를 준비된 고분자 수지(또는 UV경화성 재료)와 혼합하는 단계를 통해 양자점-고분자 복합체를 제작하는 기술에 관한 것이다.Patent Document 1 first synthesizes quantum dots to produce a quantum dot-polymer (polymer, resin) composite, and then mixes it with a prepared polymer resin (or UV curable material) to produce a quantum dot-polymer composite. It relates to a technique.

특허문헌1 및 비특허문헌1은 청색발광 페로브스카이트 나노입자를 제조하기 위해 할라이드음이온 치환법을 사용하는 기술에 관한 것이며, 비특허문헌2는 청색발광 페로브스카이트 나노입자를 제조하기 위해 양자크기 제한된 나노입자를 제작하며, 이를 위해 초음파처리, 리간드도입, 패시베이션(passivation)처리 등의 추가적인 공정을 필요로 하는 기술이다.Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 relate to a technique of using a halide anion substitution method to prepare blue light-emitting perovskite nanoparticles, and Non-Patent Document 2 manufactures nanoparticles with limited quantum size to produce blue light-emitting perovskite nanoparticles. For this purpose, it is a technology that requires additional processes such as sonication, ligand introduction, and passivation treatment.

따라서, 특허문헌1은 양자점-고분자(폴리머, 수지) 복합체를 제작하기 위해 페로브스카이트 양자점을 먼저 합성한 후, 이를 준비된 고분자 수지(또는 UV경화성 재료)와 혼합하는 단계를 포함하고 있어, 공정이 복잡해지는 문제가 있고, 특허문헌1, 비특허문헌 1 및 2는 청색발광 페로브스카이트 나노입자를 제조하기 위해 음이온 치환 또는 양자크기 제한된 나노입자의 합성 및 안정성을 위해 추가공정이 필요한 문제점이 있다.Therefore, Patent Document 1 includes a step of first synthesizing perovskite quantum dots to produce a quantum dot-polymer (polymer, resin) composite, and then mixing them with a prepared polymer resin (or UV curable material), so there is a problem in that the process becomes complicated, and Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that requires an additional process for the synthesis and stability of anion-substituted or quantum size-limited nanoparticles to produce blue-emitting perovskite nanoparticles.

대한민국 등록특허 제1833718호, "자연광을 구현하는 디스플레이 및 그 제조방법"Republic of Korea Patent No. 1833718, "Display realizing natural light and its manufacturing method"

본 발명의 실시예는 UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용한 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자를 합성함으로써, 침전 공정, 원심분리 공정 및 재분산 공정과 같은 추가적인 공정 없이 보다 균일한 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제조할 수 있는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite capable of preparing a more uniform perovskite nanoparticle-polymer composite without additional processes such as a precipitation process, a centrifugation process, and a redispersion process by synthesizing perovskite nanoparticles by a ligand-assisted reprecipitation (LARP) method using a UV curable resin solution as an anti-solvent, and a perovskite nanoparticle prepared through this It is intended to provide a particle-polymer composite.

더욱이, 침전 공정, 원심분리 공정 및 재분산 공정과 같은 추가적인 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 별도의 용매 사용을 배제하여 친환경적인 합성 방법을 제공하고자 한다.Moreover, since additional processes such as precipitation, centrifugation, and redispersion processes are not required, an eco-friendly synthesis method is provided by excluding the use of a separate solvent.

본 발명의 실시예는 UV 경화형 수지 용액의 온도를 조절하여 청색에서 녹색까지 다양한 파장의 발광색을 갖는 페로브스카이트 나노입자를 합성할 수 있는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite capable of synthesizing perovskite nanoparticles having a luminescent color of various wavelengths from blue to green by adjusting the temperature of a UV curable resin solution, and a perovskite nanoparticle-polymer composite prepared through this.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 적가(drop)하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기판 상에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 UV 경화시켜 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 막을 제조하는 단계; 를 포함한다.A method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention includes preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding a perovskite precursor solution to a UV curable resin solution; coating the perovskite nanoparticle-resin mixed solution on a substrate; and UV-curing the perovskite nanoparticle-resin mixture solution coated on the substrate to prepare a perovskite nanoparticle-polymer composite film; includes

상기 UV 경화형 수지 용액에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 적가하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계는, 상기 UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용한 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자가 합성될 수 있다.In the step of preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding the perovskite precursor solution to the UV curable resin solution, the ligand-assisted re-precipitation using the UV curable resin solution as an anti-solvent Perovskite nanoparticles may be synthesized by the LARP method.

상기 페로브스카이트 나노입자는 ABX3, A2BX4 , ABX4 또는 An-1BnX3n+1 중 적어도 어느 하나의 구조(상기 A는 1가 양이온 또는 2가 양이온이고, 상기 B는 2가 금속 양이온 또는 3가 금속 양이온이며, 상기 X는 1가 음이온이고, 상기 n은 2 내지 6 사이의 정수이다)를 가질 수 있다.The perovskite nanoparticles may have a structure of at least one of ABX 3 , A 2 BX 4 , ABX 4 or A n−1 B n X3 n+1 (wherein A is a monovalent cation or divalent cation, B is a divalent metal cation or a trivalent metal cation, X is a monovalent anion, and n is an integer between 2 and 6).

상기 UV 경화형 수지 용액에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 적가하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계에서, 상기 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따라 페로브스카이트 나노입자의 발광색이 조절될 수 있다.In the step of preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding the perovskite precursor solution to the UV curable resin solution, the emission color of the perovskite nanoparticles may be adjusted according to the temperature of the UV curable resin solution.

상기 UV 경화형 수지 용액의 온도는 0℃ 내지 50℃일 수 있다.The temperature of the UV curable resin solution may be 0 °C to 50 °C.

상기 페로브스카이트 전구체 용액은, 1가 양이온 또는 2가 양이온을 포함하는 제1 페로브스카이트 전구체, 2가 금속 양이온 또는 3가 금속 양이온을 포함하는 제2 페로브스카이트 전구체, 유기산 및 유기 리간드를 포함할 수 있다.The perovskite precursor solution may include a first perovskite precursor containing a monovalent cation or a divalent cation, a second perovskite precursor containing a divalent metal cation or a trivalent metal cation, an organic acid, and an organic ligand.

상기 UV 경화형 수지 용액은 프리폴리머(Prepolymer), 광개시제 및 용매를 포함하고, 상기 프리폴리머는 모노머 및 다관능기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The UV curable resin solution includes a prepolymer, a photoinitiator, and a solvent, and the prepolymer may include at least one of a monomer and a multifunctional group.

상기 UV 경화형 수지 용액은, 전체 중량부 대비 90 중량% 내지 98 중량%의 모노머, 1 중량% 내지 5 중량 %의 다관능기 및 1 중량% 내지 3 중량 %의 광개시제를 포함할 수 있다.The UV curable resin solution may include 90% to 98% by weight of the monomer, 1% to 5% by weight of the multifunctional group, and 1% to 3% by weight of the photoinitiator, based on the total weight part.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는 페로브스카이트 나노입자; 및 상기 페로브스카이트 나노입자를 둘러싸는 고분자 매트릭스를 포함하고, 상기 고분자 매트릭스는 UV 경화형 고분자이다.The perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention includes perovskite nanoparticles; and a polymer matrix surrounding the perovskite nanoparticles, wherein the polymer matrix is a UV curable polymer.

상기 UV 경화형 고분자는 (메타)아크릴레이트계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 비닐계 폴리머 및 실리콘계 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The UV curable polymer may include at least one of a (meth)acrylate-based polymer, a urethane-based polymer, an epoxy-based polymer, a vinyl-based polymer, and a silicone-based polymer.

상기 페로브스카이트 나노입자는 CsPbBr3 의 구조를 갖고, 청색 발광을 나타낼 수 있다.The perovskite nanoparticles have a structure of CsPbBr 3 and may emit blue light.

본 발명의 실시예에 따르면, UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용한 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자를 합성함으로써, 침전 공정, 원심분리 공정 및 재분산 공정과 같은 추가적인 공정 없이 보다 균일한 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제조할 수 있는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by synthesizing perovskite nanoparticles by a ligand-assisted reprecipitation (LARP) method using a UV curable resin solution as an anti-solvent, a method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite capable of producing a more uniform perovskite nanoparticle-polymer composite without additional processes such as a precipitation process, a centrifugation process, and a redispersion process, and a perovskite produced through the same A nanoparticle-polymer composite may be provided.

더욱이, 침전 공정, 원심분리 공정 및 재분산 공정과 같은 추가적인 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 별도의 용매 사용을 배제하여 친환경적인 합성 방법을 제공할 수 있다.Moreover, since additional processes such as a precipitation process, a centrifugation process, and a redispersion process are not required, an eco-friendly synthesis method can be provided by excluding the use of a separate solvent.

본 발명의 실시예는 UV 경화형 수지 용액의 온도를 조절하여 청색에서 녹색까지 다양한 파장의 발광색을 갖는 페로브스카이트 나노입자를 합성할 수 있는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention provide a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite capable of synthesizing perovskite nanoparticles having a luminescent color of various wavelengths from blue to green by adjusting the temperature of a UV curable resin solution, and a perovskite nanoparticle-polymer composite prepared through this can be provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법의 단계 S120을 도시한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 도시한 개략도이다.
도 4는 비교예 2에 따라 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 필름을 도시한 이미지다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 필름을 도시한 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 글자 형태의 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 도시한 이미지이다.
도 7은 비교예 1에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 합성 시간에 따른 형광 변화를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 합성 시간에 따른 형광 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 일반적으로 문헌에 보고되고 있는 페로브스카이트 나노입자의 직경에 따른 밴드갭을 도시한 그래프이다.
도 10은 비교예 1(d) 및 본 발명의 실시예1(a) 내지 3(c)에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따른 페로브스카이트 나노 입자의 투과전자현미경(TEM) 결과를 도시한 이미지이다.
도 11은 비교예 1 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따른 발광 강도를 도시한 그래프이다.
도 12는 비교예 1, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따른 엑스선 회절(X Ray Diffractometer, XRD) 결과를 도시한 도시한 그래프이다.
1 is a flow chart showing a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention.
2 is an image showing step S120 of the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention.
4 is an image showing a perovskite nanoparticle-polymer composite film prepared according to Comparative Example 2.
5 is an image showing a perovskite nanoparticle-polymer composite film prepared according to Example 1 of the present invention.
6 is an image showing a letter-shaped perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Example 1 of the present invention.
7 is a graph showing the change in fluorescence according to the synthesis time in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite according to Comparative Example 1.
8 is a graph showing the fluorescence change according to the synthesis time in the method for preparing the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Example 1 of the present invention.
9 is a graph showing the band gap according to the diameter of perovskite nanoparticles generally reported in the literature.
10 is a perovskite nanoparticle according to the temperature of a UV curable resin solution in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Comparative Example 1 (d) and Examples 1 (a) to 3 (c) of the present invention. It is an image showing transmission electron microscopy (TEM) results of nanoparticles.
11 is a graph showing the luminescence intensity according to the temperature of the UV curable resin solution in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 of the present invention.
12 is a graph showing the X-ray diffractometer (XRD) results according to the temperature of the UV curable resin solution in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements or steps in a stated component or step.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다."Embodiments," "examples," "aspects," "examples," and the like used herein are not to be construed as preferred or advantageous over any aspect or design described.

또한, '또는'이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'. That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x employs a or b' means any one of the natural inclusive permutations.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular expressions “a” or “an” used in this specification and claims should generally be construed to mean “one or more,” unless indicated otherwise or clear from context to refer to the singular form.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below have been selected as general and universal in the related technical field, but there may be other terms depending on the development and / or change of technology, convention, preference of technicians, etc. Therefore, terms used in the following description should not be understood as limiting technical ideas, but should be understood as exemplary terms for describing the embodiments.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in certain cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, their meanings will be described in detail in the corresponding description section. Therefore, terms used in the following description should be understood based on the meaning of the term and the contents throughout the specification, not simply the name of the term.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

한편, 본 발명의 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terminology used in this specification is a term used to appropriately express the embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flow chart showing a method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 적가(drop)하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계(S110), 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계(S120) 및 기판 상에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 UV 경화시켜 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 막을 제조하는 단계(S130)를 포함한다.The method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention includes preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding a perovskite precursor solution to a UV curable resin solution (S110), coating the perovskite nanoparticle-resin mixed solution on a substrate (S120), and UV curing the perovskite nanoparticle-resin mixed solution coated on the substrate and preparing a nanoparticle-polymer composite film (S130).

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 적가(drop)하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계(S110)를 진행한다.First, in the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, a perovskite precursor solution is dropwise added to a UV curable resin solution to prepare a perovskite nanoparticle-resin mixed solution. Step (S110) is performed.

UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 적가하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계(S110)는, UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용한 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자가 합성될 수 있다.In the step of preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding the perovskite precursor solution to the UV curable resin solution (S110), the ligand-assisted re-precipitation using the UV curable resin solution as an anti-solvent Perovskite nanoparticles may be synthesized by the LARP method.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용한 리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자를 합성함으로써, 침전 공정, 원심분리 공정 및 재분산 공정과 같은 추가적인 공정 없이 보다 균일한 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제조할 수 있다.Therefore, in the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, a more uniform perovskite nanoparticle-polymer composite can be prepared without additional processes such as a precipitation process, a centrifugation process, and a redispersion process, by synthesizing perovskite nanoparticles by a ligand-assisted reprecipitation (LARP) method using a UV curable resin solution as an anti-solvent.

또한, 침전 공정, 원심분리 공정 및 재분산 공정과 같은 추가적인 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 별도의 용매 사용을 배제하여 친환경적인 합성 방법을 제공할 수 있다.In addition, since additional processes such as a precipitation process, a centrifugation process, and a redispersion process are not required, an eco-friendly synthesis method can be provided by excluding the use of a separate solvent.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 종래의 복잡한 공정을 배제하기 위해 LARP법을 이용한 페로브스카이트 나노입자 합성 시, 통상적인 톨루엔과 같은 반용매를 사용하지 않고, UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용하여 페로브스카이트 나노입자를 합성하고, 이를 단순히 UV 광경화시킴으로써, 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제조할 수 있다.That is, in the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, when synthesizing perovskite nanoparticles using the LARP method in order to eliminate a conventional complicated process, a UV curable resin solution is used as an anti-solvent instead of using an anti-solvent such as toluene, and perovskite nanoparticles are synthesized using a UV curable resin solution as an anti-solvent, and a perovskite nanoparticle-polymer composite can be prepared by simply UV photocuring.

예를 들어, LARP법을 이용한 CsPbBr3 페로브스카이트 나노 입자 합성 시, 종래 사용되는 반용매인 톨루엔 대신 광경화 가능한 프리폴리머를 반용매로 사용함으로써, 별도의 정제 과정을 거치지 않고 합성된 CsPbBr3 페로브스카이트 나노 입자-수지 혼합 용액을 코팅한 후 간단한 UV 경화 처리를 통해 발광 필름을 제조할 수 있다.For example, when synthesizing CsPbBr 3 perovskite nanoparticles using the LARP method, by using a photocurable prepolymer as an anti-solvent instead of toluene, which is a conventionally used anti-solvent, the synthesized CsPbBr 3 perovskite nanoparticles-resin mixture can be coated without a separate purification process, and then a light-emitting film can be prepared through a simple UV curing treatment.

합성된 페로브스카이트 나노입자는 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An-1BnX3n+1 중 적어도 어느 하나의 구조(상기 A는 1가 양이온 또는 2가 양이온이고, 상기 B는 2가 금속 양이온 또는 3가 금속 양이온이며, 상기 X는 1가 음이온이고, 상기 n은 2 내지 6 사이의 정수이다)를 가질 수 있다.The synthesized perovskite nanoparticles may have a structure of at least one of ABX 3 , A 2 BX 4 , ABX 4 or A n−1 B n X3 n+1 (wherein A is a monovalent cation or divalent cation, B is a divalent metal cation or a trivalent metal cation, X is a monovalent anion, and n is an integer between 2 and 6).

구체적으로, A는 포름아미디늄,아세트아미디늄, 구아미디늄, (CH(NH2)2, CxH2x+1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2(여기서, R은 알킬기(alkyl) 이다), (CnH2n+1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n+1NH3)n (여기서, n 및 x는 1 내지 100의 정수이다), Na, K, Rb, Cs, Fr, Ti 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Specifically, A is formamidinium, acetamidinium, guamidinium, (CH(NH2)2, CxH2x+1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2(Where R is an alkyl group), (CnH2n+1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n+1NH3)n (where n and x are integers from 1 to 100), Na, K, Rb, Cs, Fr, Ti, and derivatives thereof.

실시예에 따라. A는 B와 상이한 2가 금속 양이온을 포함할 수 있다.according to the embodiment. A may contain a divalent metal cation different from B.

B는 Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca 및 Sr 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.B may include at least one of Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, and Sr.

X는 Cl, Br 및 I 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.X may include at least one of Cl, Br, and I.

따라서, 합성된 페로브스카이트 나노입자는 할라이드 페로브스카이트 나노입자일 수 있고, 바람직하게는, 페로브스카이트 나노입자는 CsPbBr3, MAPbBr3 및 FAPbBr3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Accordingly, the synthesized perovskite nanoparticles may be halide perovskite nanoparticles, and preferably, the perovskite nanoparticles may include at least one of CsPbBr 3 , MAPbBr 3 and FAPbBr 3 .

바람직하게는, 합성된 페로브스카이트 나노입자는 CsPbBr3의 구조를 갖고, 청색 발광을 나타낼 수 있다.Preferably, the synthesized perovskite nanoparticles have a structure of CsPbBr 3 and may emit blue light.

합성된 청색발광 페로브스카이트 나노입자는 할라이드 혼합 조성이 아닌 단일 할라이드만 포함할 수 있고, 바람직하게는, Br만 포함하는 페로브스카이트 나노입자일 수 있다.The synthesized blue-emitting perovskite nanoparticles may include only a single halide rather than a halide mixture composition, and may preferably be perovskite nanoparticles containing only Br.

따라서, 혼합 조성을 포함하는 페로브스카이트 나노입자는 혼합조성의 경우 이온간/격자간 크기차이에 의한 결정상변화에 의한 안정성(stability)문제가 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법으로 합성된 페로브스카이트 나노입자는 단일 할라이드만 포함하는 동시에 UV 경화형 고분자가 패시베이션 역할을 하므로, 제조 공정을 단순화시키는 동시에 색안정성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the perovskite nanoparticles including the mixed composition have a stability problem due to the crystal phase change due to the interionic/interstitial size difference in the case of the mixed composition, but the perovskite nanoparticles according to an embodiment of the present invention. Perovskite nanoparticles synthesized by the method for producing a polymer composite contain only a single halide and the UV curable polymer plays a passivation role, so the manufacturing process can be simplified and color stability can be improved at the same time.

UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 적가하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계(S110)에서, 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 발광색은 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따라 조절될 수 있다.In the step of preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding the perovskite precursor solution to the UV curable resin solution (S110), the emission color of the perovskite nanoparticle-polymer composite may be adjusted according to the temperature of the UV curable resin solution.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 UV 경화형 수지 용액의 온도를 조절하여 청색에서 녹색까지 다양한 파장의 발광색을 갖는 페로브스카이트 나노입자를 합성(최종적으로는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체)할 수 있다.Therefore, the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention controls the temperature of a UV curable resin solution to synthesize perovskite nanoparticles having emission colors of various wavelengths from blue to green (finally, a perovskite nanoparticle-polymer composite).

UV 경화형 수지 용액의 온도는 UV 경화형 수지 용액의 녹는점과 끓는점 범위 내에서 공정의 안정성과 발광색의 파장을 보며 조정될 수 있다.The temperature of the UV-curable resin solution can be adjusted while looking at the stability of the process and the wavelength of the luminescent color within the melting point and boiling point range of the UV-curable resin solution.

보다 구체적으로, UV 경화형 수지 용액의 온도는 -20℃ 내지 90℃일 수 있고, 바람직하게는, UV 경화형 수지 용액의 온도는 0℃ 내지 50℃일 수 있으며, UV 경화형 수지 용액의 온도가 0℃ 미만이면 반응이 느리게 진행되는 문제가 있고, 50℃을 초과하면 UV 경화형 수지용액의 증발로 인해 수지 조성이 변화되는 문제가 있다.More specifically, the temperature of the UV curable resin solution may be -20 ℃ to 90 ℃, preferably, the temperature of the UV curable resin solution may be 0 ℃ to 50 ℃, if the temperature of the UV curable resin solution is less than 0 ℃, there is a problem that the reaction proceeds slowly, and if it exceeds 50 ℃, there is a problem that the resin composition is changed due to evaporation of the UV curable resin solution.

UV 경화형 수지 용액의 온도에 따라 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 발광색이 조절되는 기술에 대해서는 도 2에서 상세히 설명하기로 한다.A technique for controlling the emission color of the perovskite nanoparticle-polymer composite according to the temperature of the UV-curable resin solution will be described in detail with reference to FIG. 2 .

페로브스카이트 전구체 용액은 1가 양이온 또는 2가 양이온을 포함하는 제1 페로브스카이트 전구체, 2가 금속 양이온 또는 3가 금속 양이온을 포함하는 제2 페로브스카이트 전구체, 유기산 및 유기 리간드를 포함할 수 있다.The perovskite precursor solution may include a first perovskite precursor including a monovalent cation or a divalent cation, a second perovskite precursor including a divalent metal cation or a trivalent metal cation, an organic acid, and an organic ligand.

예를 들어, 제1 페로브스카이트 전구체는 CsBr이 사용될 수 있고, 제2 페로브스카이트 전구체는 PbBr2이 사용될 수 있다.For example, CsBr may be used as the first perovskite precursor, and PbBr 2 may be used as the second perovskite precursor.

유기산은 카르복실산 및 포스포닉산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The organic acid may include at least one of carboxylic acid and phosphonic acid.

카르복실산은 4,4'-아조비스(4-시아노팔레릭에시드)(4,4'-Azobis(4-cyanovaleric acid)), 아세틱 에시드(Acetic acid), 5-마이노살리클릭 에시드(5-Aminosalicylic acid), 아크리릭 에시드(Acrylic acid), L-아스펜틱 에시드(L-Aspentic acid), 6-브로헥사노익 에시드(6-Bromohexanoic acid), 프로모아세틱 에시드(Bromoacetic acid), 다이클로로 아세틱 에시드(Dichloroacetic acid), 에틸렌디아민테트라아세틱 에시드(Ethylenediaminetetraacetic acid), 이소부티릭 에시드(Isobutyric acid), 이타코닉 에시드(Itaconic acid), 말레익 에시드(Maleic acid), r-말레이미도부틸릭에시드(r-Maleimidobutyric acid), L-말릭 에시드(L-Malic acid), 4-나이트로벤조익 에시드(4-Nitrobenzoic acid), 1-파이렌카르복실릭 에시드(1-Pyrenecarboxylicacid), 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 도데카노익 에시드(dodecanoic acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid) 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid) 및 올레익 에시드(oleic acid) 중에서 선택되고, 상기 포스포닉산은 n-헥실포스포닉산, n-옥틸포스포닉산, n-데실포스포닉산, n-도데실포스포닉산, n-테트라데실포스포닉산, n-헥사데실포스포닉산, n-옥타데실포스포닉산, 벤질포스포닉산 및 벤즈하이드릴포스포닉산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Carboxylic acids are 4,4'-Azobis (4-cyanovaleric acid), acetic acid, 5-aminosalicylic acid, acrylic acid, L-aspentic acid, 6-broth 6-Bromohexanoic acid, Bromoacetic acid, Dichloroacetic acid, Ethylenediaminetetraacetic acid, Isobutyric acid, Itaconic acid, Maleic acid acid), r-Maleimidobutyric acid, L-Malic acid, 4-Nitrobenzoic acid, 1-Pyrenecarboxylic acid, hexanoic acid, octanoic acid, deca It is selected from decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid and oleic acid, wherein the phosphonic acid is n-hexylphosphonic acid, n-octylphosphonic acid , It may include at least one of n-decylphosphonic acid, n-dodecylphosphonic acid, n-tetradecylphosphonic acid, n-hexadecylphosphonic acid, n-octadecylphosphonic acid, benzylphosphonic acid, and benzhydrylphosphonic acid.

유기 리간드는 알킬(alkyl)-X의 구조의 유기 암모늄 리간드가 사용될 수 있고, 알킬은 아실릭 알킬 (CnH2n+1), 1차 알코올, 2차 알코올 또는 3차 알코올을 포함하는 다가 알콜(CnH2n+1OH), 헥사데실 아민, 9-옥타데세닐아민, 1-아미노-9-옥타다센(C19H37N)을 포함하는 알킬아민(alkyl-N), p-치환된 아닐린, 페닐 암모늄 및 플루오린 암모늄 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, X는 Cl, Br 또는 I 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The organic ligand may be an organic ammonium ligand having a structure of alkyl-X, and the alkyl is an acylic alkyl (C n H 2 n + 1 ), a polyhydric alcohol (C n H 2n + 1 OH) including primary alcohol, secondary alcohol or tertiary alcohol, hexadecyl amine, 9- octadecenylamine , and alkylamine (alkyl-N ), at least one of p-substituted aniline, phenyl ammonium and fluorine ammonium, and X may be at least one of Cl , Br or I.

실시예에 따라, 페로브스카이트 전구체 용액은 양성자성 용매를 포함할 수 있고, 양성자성 용매는 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 감마 부티로락톤, 아세토나이트릴, N-메틸피롤리돈 및 이소프로필 알콜 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the perovskite precursor solution may include a protic solvent, and the protic solvent may include at least one of dimethylformamide, dimethylsulfoxide, gamma butyrolactone, acetonitrile, N-methylpyrrolidone, and isopropyl alcohol.

UV 경화형 수지 용액은 전체 중량부 대비 90 중량% 내지 98 중량%의 모노머, 1 중량% 내지 5 중량 %의 다관능기 및 1 중량% 내지 3 중량 %의 광개시제를 포함할 수 있다.The UV curable resin solution may include 90% to 98% by weight of the monomer, 1% to 5% by weight of the multifunctional group, and 1% to 3% by weight of the photoinitiator, based on the total weight of the solution.

프리폴리머에 포함되는 모노머 또는 다관능기는 메틸메타크릴레이트(MMA), 벤질메타크릴레이트(BMA), 페닐메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA), 히드록시에틸 메타아크릴레이트(HEMA), 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (TPGDA), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 아크릴릭 에시드(AA) 및 2-프로페노익 에시드 2-카르복시에틸 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Monomers or multifunctional groups included in the prepolymer include methyl methacrylate (MMA), benzyl methacrylate (BMA), phenyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl acrylate (HEA), hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 1,6-hexanediol acrylate (HDDA), tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), trimethylol propane triacrylate (TMPTA), acrylic acid (AA) and 2-propenoic acid 2-carboxyethyl.

바람직하게는, 모노머는 벤질메타크릴레이트(BMA)이 사용될 수 있고, 다관능기는 트리 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)이 사용될 수 있다.Preferably, benzyl methacrylate (BMA) may be used as the monomer, and tri-trimethylol propane triacrylate (TMPTA) may be used as the multifunctional group.

광개시제는 벤조페논(Benzophenone), 벤조일 메틸 벤조에이트(Benzoyl methyl benzoate), 아세토페논(acetophenone), 2,4-디에틸티오크산톤(2,4-diehtyl thioxanthone), 2-클로로 티오크산톤(2-chloro thioxanthone), 에틸 안트라키논(ethyl anthraquinone), 1-히드록시 시클로헥시 페닐 케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드 및 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Photoinitiators are benzophenone, benzoyl methyl benzoate, acetophenone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chloro thioxanthone, ethyl anthraquinone, 1-hydroxycyclohexyl It may include at least one of phenyl ketone (1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, and 2-hydroxy-2-methylpropiophenone.

바람직하게는, 광개시제는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드 및 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.Preferably, at least one of diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide and 2-hydroxy-2-methylpropiophenone may be used as the photoinitiator.

이 후, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계(S120)를 진행한다.Thereafter, in the method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, the perovskite nanoparticle-resin mixture solution is coated on the substrate (S120).

페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액은 스핀 코팅(Spin-coating), 슬롯 프린팅(Slot printing), 딥 코팅(dip coating) 및 잉크젯 프린팅(Ink-jet printing) 중 어느 하나의 방법으로 코팅될 수 있고, 공정의 단순성 및 비용 측면에서 스핀 코팅 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의한 것이 바람직하나, 이에 제한하는 것은 아니다.The perovskite nanoparticle-resin mixture solution may be coated by any one of spin-coating, slot printing, dip coating, and ink-jet printing, and in terms of process simplicity and cost, spin-coating or ink-jet printing is preferred, but is not limited thereto.

실시예에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 주형틀에 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 코팅할 수 있다.According to an embodiment, in the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, a flask may be coated with a perovskite nanoparticle-resin mixture solution.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 다양한 형상의 주형틀에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 UV 경화시켜 다양한 형상의 발광체를 제조할 수 있다.Therefore, in the method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, light emitting bodies of various shapes can be prepared by UV curing the perovskite nanoparticle-resin mixture solution coated on a mold of various shapes.

마지막으로, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 기판 상에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 UV 경화시켜 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 막을 제조하는 단계(S130)를 진행한다.Finally, in the method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, the perovskite nanoparticle-polymer composite film is prepared by UV-curing the perovskite nanoparticle-resin mixture solution coated on the substrate (S130).

단계 S130은 기판 상에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액에 자외선을 조사하여 프리폴리머를 자외선 경화시켜, UV 경화형 고분자 내에 페로브스카이트 나노입자가 분산된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 제조할 수 있다.In step S130, the perovskite nanoparticle-resin mixture solution coated on the substrate is irradiated with ultraviolet rays to cure the prepolymer with ultraviolet rays, thereby producing a perovskite nanoparticle-polymer composite in which perovskite nanoparticles are dispersed in a UV curable polymer.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법은 UV 경화형 수지 용액의 온도를 0℃로 조절하는 경우, 고효율의 청색 발광을 갖는 페로브스카이트 나노입자(예; CsPbBr3)를 수득할 수 있고, UV 경화를 진행하여 고효율의 청색 발광을 갖는 페로브스카이트 나노입자-복합체를 제조할 수 있다.Therefore, in the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, when the temperature of a UV curable resin solution is adjusted to 0 ° C, perovskite nanoparticles (eg, CsPbBr 3 ) having high efficiency of blue light emission can be obtained, and UV curing can be performed to prepare a perovskite nanoparticle-composite having high efficiency of blue light emission.

이로 인해, 종래의 음이온 치환을 이용한 CsPbBrxCl3-x 혼합조성 또는 양자크기 제한된 CsPbBr3를 사용한 청색발광 페로브스카이트 나노입자 대비 제조공정이 간단하고, 색안정성이 향상된 페로브스카이트 나노입자-복합체 필름을 제조할 수 있다.As a result, compared to the blue light emitting perovskite nanoparticles using the conventional CsPbBr x Cl 3-x mixed composition or quantum size limited CsPbBr 3 using anion substitution, the manufacturing process is simple and the perovskite nanoparticles with improved color stability. A composite film can be prepared.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법의 단계 S120을 도시한 이미지이다.2 is an image showing step S120 of the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 반용매로 톨루엔을 사용하는 종래 기술은, CsPbBr3의 페로브스카이트 나노입자를 합성하는 경우, 톨루엔의 온도에 따라 발광색이 변화되지 않고, 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는 녹색 발광을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, in the prior art using toluene as an anti-solvent, when synthesizing perovskite nanoparticles of CsPbBr 3 , the emission color does not change depending on the temperature of toluene, and the perovskite nanoparticle-polymer complex emits green light. It can be seen that.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법은 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따라 페로브스카이트 나노입자의 발광색(최종적으로는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 발광색)이 조절될 수 있다.However, in the method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, the emission color of the perovskite nanoparticle (finally, the emission color of the perovskite nanoparticle-polymer composite) can be adjusted according to the temperature of the UV curable resin solution.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법은 UV 경화형 수지 용액의 온도를 조절함에 따라, 합성된 페로브스카이트 나노입자의 직경이 조절될 수 있다. 따라서, 페로브스카이트 나노입자의 직경에 따라 발광색이 변화될 수 있다.In the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, the diameter of the synthesized perovskite nanoparticles can be adjusted by adjusting the temperature of the UV curable resin solution. Therefore, the emission color may be changed according to the diameter of the perovskite nanoparticles.

페로브스카이트 나노입자는 양자 구속 효과(Quantum confinement effect) 혹은 양자 크기 효과(Quantum size effect)에 의한 발광이기 때문에 양자 구속 효과에 의해 보어반경 이하로 직경이 작아질수록 밴드갭이 커지므로, 청색으로 발광색이 이동하여 페로브스카이트 나노입자의 발광색이 조절될 수 있다Since the perovskite nanoparticles emit light due to the quantum confinement effect or the quantum size effect, the band gap increases as the diameter decreases below the Bohr radius due to the quantum confinement effect. Therefore, the emission color of the perovskite nanoparticles can be adjusted by shifting the emission color to blue.

페로브스카이트 나노입자의 직경은 1 nm 내지 4 nm 일 수 있다.The diameter of the perovskite nanoparticles may be 1 nm to 4 nm.

예를 들어, CsPbBr3의 페로브스카이트 나노입자를 합성하는 경우, 청색을 나타내는 0℃에서 4nm 정도의 직경을 갖는 무정형(amorphous)을 이룰 수 있다.For example, when synthesizing perovskite nanoparticles of CsPbBr 3 , an amorphous shape having a diameter of about 4 nm at 0° C. exhibiting a blue color can be achieved.

UV 경화형 수지 용액에 포함되는 구성 화학종의 극성이 톨루엔보다 높기 때문에 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액 내에는 발광색이 없는 Cs4PbBr6 결정상(CsBr : PbBr2 = 4 : 1, 즉 PbBr2가 부족한 상 구조)(제1 결정상)과 발광색을 나타내는 CsPbBr3 결정상(CsBr : PbBr2 = 1 : 1)(제2 결정상)이 동시에 존재할 수 있다.Since the polarity of constituent species included in the UV-curable resin solution is higher than that of toluene, the Cs 4 PbBr 6 crystal phase (CsBr : PbBr 2 = 4 : 1, that is, the phase structure lacking PbBr 2 ) (first crystal phase) and the CsPbBr 3 crystal phase (CsBr : PbBr 2 = 1 : 1) (second crystal) exhibiting a luminescent color are present in the perovskite nanoparticle-resin mixed solution. phase) can exist simultaneously.

즉, 이온성인 PbBr2와 프리폴리머 사이의 상호작용이 PbBr2-톨루엔 상호작용보다 더 크기 때문에, 페로브스카이트 전구체 용액에 용해된 PbBr2가 프리폴리머에 주입되면 PbBr2-프리폴리머 상호작용으로 인해 소량의 PbBr2가 프리폴리머에 재분산(용해)되어져 PbBr2(제2 페로브스카이트 전구체)가 부족한 구조를 가지는 안정한 Cs4PbBr6 결정상(제1 결정상)을 비교적 쉽게 생성할 수 있다.That is, since the interaction between the ionic PbBr 2 and the prepolymer is greater than the PbBr 2 -toluene interaction, when PbBr 2 dissolved in the perovskite precursor solution is injected into the prepolymer, a small amount of PbBr 2 is redispersed (dissolved) in the prepolymer due to the PbBr 2 -prepolymer interaction, resulting in stable Cs having a structure lacking PbBr 2 (second perovskite precursor). 4 PbBr 6 crystal phase (first crystal phase) can be produced relatively easily.

그 후, 용해되지 않은 소량의 PbBr2와 CsBr이 반응하여 작은 크기(예; 4nm)의 CsPbBr3 무정형상을 형성하여 청색 방출을 나타낼 수 있다.Thereafter, a small amount of undissolved PbBr 2 reacts with CsBr to form a small-sized (eg, 4 nm) CsPbBr 3 amorphous phase, which may exhibit blue emission.

만약, UV 경화형 수지 용액의 온도를 증가시키면, 프리폴리머를 포함하는 UV 경화형 수지 용액의 온도가 높아짐에 따라 합성되는 CsPbBr3 결정상(제2 결정상)의 크기 및 결정화도가 증가되어 발광색은 청색에서 녹색으로 변화될 수 있다.If the temperature of the UV curable resin solution is increased, the size and crystallinity of the synthesized CsPbBr 3 crystal phase (second crystal phase) increases as the temperature of the UV curable resin solution including the prepolymer increases, and the emission color may change from blue to green.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법은 UV 경화형 수지 용액의 온도를 조절하여 청색에서 녹색까지 다양한 파장의 발광색을 갖는 페로브스카이트 나노입자를 합성할 수 있다.Therefore, in the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention, perovskite nanoparticles having emission colors of various wavelengths from blue to green can be synthesized by adjusting the temperature of the UV curable resin solution.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 도시한 개략도이다.3 is a schematic diagram showing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체(100)는 도 1에서 도시된 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체(100)의 제조방법에 의해 제조된 것으로, 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로, 동일한 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.The perovskite nanoparticle-polymer composite 100 according to an embodiment of the present invention is manufactured by the manufacturing method of the perovskite nanoparticle-polymer composite 100 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1, Since it includes the same components, the same components will be omitted.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체(100)는 페로브스카이트 나노입자(110) 및 페로브스카이트 나노입자(110)를 둘러싸는 고분자 매트릭스(120)를 포함하고, 고분자 매트릭스(120)는 UV 경화형 고분자이다.The perovskite nanoparticle-polymer composite 100 according to an embodiment of the present invention includes perovskite nanoparticles 110 and a polymer matrix 120 surrounding the perovskite nanoparticles 110, and the polymer matrix 120 is a UV curable polymer.

페로브스카이트 나노입자(110)는 고분자 매트릭스(120) 내에 분산되어 있을 수 있다.The perovskite nanoparticles 110 may be dispersed in the polymer matrix 120 .

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체(100)는 페로브스카이트 나노입자(110)가 고분자 매트릭스(120)에 패시베이션되기 때문에, 수분 및 장기 안정성을 향상시켜 외부 환경에 대해 높은 안정성을 가질 수 있다.Therefore, since the perovskite nanoparticles 110 are passivated in the polymer matrix 120, the perovskite nanoparticle-polymer composite 100 according to an embodiment of the present invention improves moisture and long-term stability to the external environment. It can have high stability to the environment.

UV 경화형 고분자(120)는 UV 경화형 수지 용액 내에 포함되는 프리폴리머가 경화되어 형성된 것으로, UV 경화형 고분자(120)는 (메타)아크릴레이트계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 비닐계 폴리머 및 실리콘계 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The UV curable polymer 120 is formed by curing a prepolymer contained in a UV curable resin solution, and the UV curable polymer 120 may include at least one of a (meth)acrylate-based polymer, a urethane-based polymer, an epoxy-based polymer, a vinyl-based polymer, and a silicone-based polymer.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체(100)는 UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용하여 저온에서 LARP법으로 합성되어 형성됨으로써, 혼합 음이온이 아닌 Br음이온으로만 구성되어 청색 발광을 나타낼 수 있고, 보어반경 이하로 양자 크기가 제한된 페로브스카이트 나노입자(110)가 광중합성 단량체의 중합반응을 통해 형성된 고분자 매트릭스(120)에 의해 표면이 패시베이션됨으로써 산소 또는 수분과 같은 외부 화학종에 대한 안정성을 확보할 수 있다.Therefore, the perovskite nanoparticle-polymer composite 100 according to an embodiment of the present invention is synthesized and formed by the LARP method at a low temperature using a UV curable resin solution as an anti-solvent, so that it is composed of only Br anions rather than mixed anions and can exhibit blue light emission. Perovskite nanoparticles 110 whose quantum size is limited to less than the bore radius are passivated by the polymer matrix 120 formed through polymerization of photopolymerizable monomers, resulting in oxygen Alternatively, stability against external chemical species such as moisture may be secured.

본 발명의 실시예에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체(100)는 전기 광학 소자에 사용될 수 있다.The perovskite nanoparticle-polymer composite 100 according to an embodiment of the present invention may be used in an electro-optical device.

예를 들어, 전기 광학 소자는 발광 소자, 태양전지 등을 포함할 수 있다.For example, the electro-optical device may include a light emitting device, a solar cell, and the like.

[비교예 1] : 반용매로 톨루엔을 사용하여 제조[Comparative Example 1]: prepared using toluene as an anti-solvent

CsPbBr3 나노입자를 합성하기 위해 CsBr (0.2 mmol), PbBr2 (0.2 mmol)을 5 ml DMF용매에 90°C에서 교반하면서 녹인 후, 올레산 과 올레일아민을 추가하여 90°C에서 교반하여 프리커서 용액을 제작하였다. 톨루엔 반용매 3 ml에 프리커서용액 0.2 ml를 적가하여 약 10분정도 교반하면 녹색발광을 나타내는 CsPbBr3 나노입자 용액를 얻을 수 있다. 이때 톨루엔 반용매의 온도를 각각 0°C, 25°C, 50°C로 맞추어 두고 프리커서 용액을 각각의 톨루엔 반용매에 적가하였다. 10분 교반 후 최종적으로 얻어지는 CsPbBr3 나노입자 용액은 동일한 녹색발광을 나타내었다. To synthesize CsPbBr 3 nanoparticles, CsBr (0.2 mmol) and PbBr 2 (0.2 mmol) were dissolved in 5 ml DMF solvent with stirring at 90 °C, and then oleic acid and oleylamine were added and stirred at 90 °C to prepare a precursor solution. When 0.2 ml of the precursor solution was added dropwise to 3 ml of toluene antisolvent and stirred for about 10 minutes, a solution of CsPbBr 3 nanoparticles exhibiting green light emission was obtained. At this time, the temperature of the toluene anti-solvent was adjusted to 0 ° C, 25 ° C, and 50 ° C, respectively, and the precursor solution was added dropwise to each toluene anti-solvent. After stirring for 10 minutes, the finally obtained CsPbBr 3 nanoparticle solution exhibited the same green light emission.

그 후, CsPbX3 나노입자 용액을 10분 동안 5,000 rpm으로 원심 분리로 정제한 후 헥산 1 ml에 분산하여 최종적으로 CsPbBr3나노입자 용액를 제조하였다. 청색발광 페로브스카이트 나노입자 제작을 위해 ZnCl2 또는 MgCl2를 CsPbBr3 나노입자 용액에 (Br:Cl)의 몰비율을 (1:2)의 몰비율로 맞추어 넣고 30분간 교반하여 음이온 교환반응을 진행한 후 청색발광 혼합조성을 얻었다.Thereafter, the CsPbX3 nanoparticle solution was purified by centrifugation at 5,000 rpm for 10 minutes and then dispersed in 1 ml of hexane to finally prepare a CsPbBr 3 nanoparticle solution. To prepare blue-emitting perovskite nanoparticles, ZnCl 2 or MgCl 2 was added in a molar ratio of (Br:Cl) to a solution of CsPbBr 3 nanoparticles at a molar ratio of (1:2) and stirred for 30 minutes to perform an anion exchange reaction. Afterwards, a blue-emitting mixed composition was obtained.

[비교예 2] : 금속할라이드계 페로브스카이트 나노입자 용액 및 UV 경화형 수지 용액과 혼합하여 제조[Comparative Example 2]: Prepared by mixing a metal halide-based perovskite nanoparticle solution and a UV curable resin solution

[비교예 1]에서 제작한 금속할라이드계 페로브스카이트 나노입자 용액과 UV경화형 수지 용액을 중량비 1 대 5 로 혼합한 후 교반을 거쳐 혼합용액을 제작하였다. 이 용액을 기판위에 코팅한 후 365nm 10 mW 파워의 UV를 10분 조사하여 광경화를 실시하여 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 필름을 제작하였다. The metal halide-based perovskite nanoparticle solution prepared in [Comparative Example 1] and the UV curable resin solution were mixed in a weight ratio of 1:5, and then stirred to prepare a mixed solution. After coating this solution on a substrate, UV light of 365 nm and 10 mW power was irradiated for 10 minutes to perform photocuring to prepare a perovskite nanoparticle-polymer composite film.

[실시예 1] : O℃[Example 1]: 0 ℃

[비교예1]에서와 동일하게 프리커서 용액을 제작하였다. UV경화형 수지용액 3 ml의 온도를 O℃로 조절한 후, 프리커서 용액 0.2 ml를 적가하여 청색 발광을 나타내는 CsPbBr3나노입자-UV경화형 수지 용액을 제작하였다. A precursor solution was prepared in the same manner as in [Comparative Example 1]. After adjusting the temperature of 3 ml of the UV-curable resin solution to 0°C, 0.2 ml of the precursor solution was added dropwise to prepare a CsPbBr 3 nanoparticle-UV-curable resin solution exhibiting blue light emission.

[실시예 2] : 25℃[Example 2]: 25 ° C

[실시예 2]는 UV 경화형 수지 용액의 온도가 25℃인 것을 제외하고는 [실시예 1]과 동일하게 제조되었다.[Example 2] was prepared in the same manner as [Example 1] except that the temperature of the UV curable resin solution was 25 °C.

[실시예 3] : 50℃[Example 3]: 50 ° C

[실시예 3]은 UV 경화형 수지 용액의 온도가 50℃인 것을 제외하고는 [실시예 1]과 동일하게 제조되었다.[Example 3] was prepared in the same manner as [Example 1] except that the temperature of the UV curable resin solution was 50 °C.

도 4는 비교예 2에 따라 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 필름을 도시한 이미지다.4 is an image showing a perovskite nanoparticle-polymer composite film prepared according to Comparative Example 2.

도 4를 참조하면, UV 경화를 진행하여 제조된 청색발광의 CsPbBrxCl3-x 혼합조성의 페로브스카이트 양자점 필름은 폴리머 내에 양자점이 잘 분산되지 않아, 불균일한 필름 상태를 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the blue light-emitting CsPbBr x Cl 3-x perovskite quantum dot film prepared by UV curing is not well dispersed in the polymer and exhibits a non-uniform film state.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 필름을 도시한 이미지이다.5 is an image showing a perovskite nanoparticle-polymer composite film prepared according to Example 1 of the present invention.

도 5를 참조하면, UV 경화를 진행하여 제조된 청색발광의 CsPbBr3 페로브스카이트 양자점 필름은 균일한 필름 상태를 갖고, UV LED 상에서 강한 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be seen that the blue light-emitting CsPbBr 3 perovskite quantum dot film prepared by UV curing has a uniform film state and exhibits strong blue light emission on the UV LED.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 글자 형태의 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체를 도시한 이미지이다.6 is an image showing a letter-shaped perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Example 1 of the present invention.

도 6을 참조하면, 글자 형태의 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는 물이 담긴 수조에 넣어두어도 발광을 유지하는 것으로 보아, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 글자 형태의 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는 수분 안정성이 뛰어나고, 고분자 매트릭스가 페로브스카이트 나노입자(양자점)를 감싸는 보호막(encapsulation)역할을 하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the letter-shaped perovskite nanoparticle-polymer composite maintains light emission even when placed in a water tank, and the letter-shaped perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to an embodiment of the present invention has excellent water stability, and the polymer matrix serves as an encapsulation for perovskite nanoparticles (quantum dots).

도 7은 비교예 1에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 합성 시간에 따른 형광 변화를 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the change in fluorescence according to the synthesis time in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite according to Comparative Example 1.

도 7은 0℃의 톨루엔을 반용매로 사용하였다.7, toluene at 0° C. was used as an anti-solvent.

도 7을 참조하면, 비교예 1에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는 초기에 약한 청색을 나타낸다가 시간이 지남에 따라 발광 파장이 점차 녹색으로 이동하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7 , it can be seen that the perovskite nanoparticle-polymer composite according to Comparative Example 1 shows a weak blue color at first, and then the emission wavelength gradually shifts to green as time passes.

도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 합성 시간에 따른 형광 변화를 도시한 그래프이다.8 is a graph showing the fluorescence change according to the synthesis time in the method for preparing the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Example 1 of the present invention.

도 8은 0℃의 UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용하였다.8, a UV curable resin solution at 0° C. was used as an anti-solvent.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는 시간이 경과됨에 따라 청색의 발광세기가 점차 세지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the blue light emission intensity of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Example 1 of the present invention gradually increases with time.

도 9는 일반적으로 문헌에 보고되고 있는 페로브스카이트 나노입자의 직경에 따른 밴드갭을 도시한 그래프이다.9 is a graph showing the band gap according to the diameter of perovskite nanoparticles generally reported in the literature.

도 9를 참조하면, 페로브스카이트 나노입자는 직경이 증가함에 따라 밴드갭 에너지가 낮아져, 발광색이 청색에서 녹색으로 변화되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9 , it can be seen that the bandgap energy of the perovskite nanoparticles decreases as the diameter increases, and the emission color changes from blue to green.

도 10은 비교예 1(d) 및 본 발명의 실시예1(a) 내지 3(c)에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따른 페로브스카이트 나노 입자의 투과전자현미경(TEM) 결과를 도시한 이미지이다.10 is a perovskite nanoparticle according to the temperature of a UV curable resin solution in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Comparative Example 1 (d) and Examples 1 (a) to 3 (c) of the present invention. It is an image showing transmission electron microscopy (TEM) results of nanoparticles.

비교예 1은 25℃의 톨루엔을 반용매로 사용하였다.In Comparative Example 1, toluene at 25° C. was used as an anti-solvent.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예1 내지 3에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법은 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따라 합성된 페로브스카이트 나노입자의 크기가 달라지며, 0℃(실시예 1)의 UV 경화형 수지 용액을 사용하는 경우, 약 4nm의 직경을 갖는 무정형(amorphous) 형상을 갖는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, in the method for producing the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Examples 1 to 3 of the present invention, the size of the synthesized perovskite nanoparticles varies according to the temperature of the UV curable resin solution, and when the UV curable resin solution at 0 ° C. (Example 1) is used, it can be seen that it has an amorphous shape with a diameter of about 4 nm.

도 11은 비교예 1 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따른 발광 강도를 도시한 그래프이다.11 is a graph showing the luminescence intensity according to the temperature of the UV curable resin solution in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 of the present invention.

도 11을 참조하면, 0℃(실시예 1)의 UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 화합물 전구체 용액을 적가하였을 때는 청색 발광을, 25℃(실시예 2)에서는 스카이블루 발광을, 50℃(실시예 3)에서는 녹색 발광을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 11, when the perovskite compound precursor solution was added dropwise to a UV curable resin solution at 0 ° C (Example 1), blue light emission was emitted, sky blue light was emitted at 25 ° C (Example 2), and green light was emitted at 50 ° C (Example 3).

반면, 25℃의 톨루엔을 반용매로 사용하는 비교예 1은 녹색 발광을 나타내는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that Comparative Example 1 using toluene at 25° C. as an anti-solvent exhibits green light emission.

도 12는 비교예 1, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조 방법에서 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따른 엑스선 회절(X Ray Diffractometer, XRD) 결과를 도시한 도시한 그래프이다.12 is a graph showing the X-ray diffractometer (XRD) results according to the temperature of the UV curable resin solution in the preparation method of the perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 of the present invention.

도 12를 참조하면, 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액은 발광색이 없는 Cs4PbBr6 결정상(CsBr : PbBr2 = 4 : 1, 즉 PbBr2부족한 상 구조)과 발광색을 나타내는 CsPbBr3 상 (CsBr : PbBr2 = 1 : 1) 이 동시에 존재하는 것을 알 수 있다.12, in the perovskite nanoparticle-resin mixed solution, it can be seen that the Cs 4 PbBr 6 crystalline phase (CsBr: PbBr 2 = 4: 1, that is, the phase structure lacking PbBr 2 ) and the CsPbBr 3 phase (CsBr: PbBr 2 = 1: 1) showing the luminescent color exist at the same time.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.

100: 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체
110: 페로브스카이트 나노입자 111: 리간드
120: 고분자 매트릭스
100: perovskite nanoparticle-polymer composite
110: perovskite nanoparticles 111: ligand
120: polymer matrix

Claims (11)

UV 경화형 수지 용액에 페로브스카이트 전구체 용액을 적가(drop)하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계;
상기 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 및
상기 기판 상에 코팅된 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 UV 경화시켜 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체 막을 제조하는 단계;
를 포함하고,
상기 UV 경화형 수지 용액은 모노머와 다관능기를 포함하는 프리폴리머(Prepolymer) 및 광개시제를 포함하며,
상기 UV 경화형 수지 용액을 반용매로 사용하고,
상기 UV 경화형 수지 용액에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 적가하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계에서, 상기 UV 경화형 수지 용액의 온도에 따라 페로브스카이트 나노입자의 발광색이 조절되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법.
Preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by dropwise adding a perovskite precursor solution to a UV curable resin solution;
coating the perovskite nanoparticle-resin mixed solution on a substrate; and
preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite film by UV-curing the perovskite nanoparticle-resin mixture solution coated on the substrate;
including,
The UV curable resin solution includes a prepolymer including a monomer and a multifunctional group and a photoinitiator,
Using the UV curable resin solution as an anti-solvent,
In the step of preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by adding the perovskite precursor solution dropwise to the UV curable resin solution, the emission color of the perovskite nanoparticles is adjusted according to the temperature of the UV curable resin solution Method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 UV 경화형 수지 용액에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 적가하여 페로브스카이트 나노입자-수지 혼합 용액을 제조하는 단계는,
리간드 보조 재석출(Ligand-assisted reprecipitation, LARP)법에 의해 페로브스카이트 나노입자가 합성되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법.
According to claim 1,
The step of preparing a perovskite nanoparticle-resin mixed solution by adding the perovskite precursor solution dropwise to the UV curable resin solution,
A method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite, characterized in that perovskite nanoparticles are synthesized by a ligand-assisted reprecipitation (LARP) method.
제2항에 있어서,
상기 페로브스카이트 나노입자는 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An-1BnX3n+1 중 적어도 어느 하나의 구조(상기 A는 1가 양이온 또는 2가 양이온이고, 상기 B는 2가 금속 양이온 또는 3가 금속 양이온이며, 상기 X는 1가 음이온이고, 상기 n은 2 내지 6 사이의 정수이다)를 갖는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법.
According to claim 2,
The perovskite nanoparticles have a structure of at least one of ABX 3 , A 2 BX 4 , ABX 4 or A n−1 B n X3 n+1 (wherein A is a monovalent cation or divalent cation, B is a divalent metal cation or trivalent metal cation, X is a monovalent anion, and n is an integer between 2 and 6), characterized in that it has a perovskite nanoparticle-polymer composite manufacturing method .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 UV 경화형 수지 용액의 온도는 0℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법.
According to claim 1,
Method for producing a perovskite nanoparticle-polymer composite, characterized in that the temperature of the UV curable resin solution is 0 ℃ to 50 ℃.
제1항에 있어서,
상기 페로브스카이트 전구체 용액은,
1가 양이온을 포함하는 제1 페로브스카이트 전구체, 2가 금속 양이온 또는 3가 금속 양이온을 포함하는 제2 페로브스카이트 전구체, 유기산 및 유기 리간드를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법.
According to claim 1,
The perovskite precursor solution,
A first perovskite precursor containing a monovalent cation, a second perovskite precursor containing a divalent metal cation or a trivalent metal cation, an organic acid and an organic ligand, characterized in that it comprises a perovskite nanoparticle-polymer composite Method for producing.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 UV 경화형 수지 용액은, 전체 중량부 대비 90 중량% 내지 98 중량%의 모노머, 1 중량% 내지 5 중량 %의 다관능기 및 1 중량% 내지 3 중량 %의 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법.
According to claim 1,
The UV curable resin solution comprises 90% to 98% by weight of a monomer, 1% to 5% by weight of a multifunctional group and 1% to 3% by weight of a photoinitiator, based on the total weight of the perovskite nanoparticles Method for producing a polymer composite.
제1항 내지 제3항, 제5항 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체의 제조방법에 따라 제조된 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체는,
페로브스카이트 나노입자; 및
상기 페로브스카이트 나노입자를 둘러싸는 고분자 매트릭스를 포함하고,
상기 고분자 매트릭스는 UV 경화형 고분자인 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체.
The perovskite nanoparticle-polymer composite prepared according to the method for preparing a perovskite nanoparticle-polymer composite according to any one of claims 1 to 3, 5, 6, and 8,
perovskite nanoparticles; and
A polymer matrix surrounding the perovskite nanoparticles;
The polymer matrix is a perovskite nanoparticle-polymer composite, characterized in that the UV curable polymer.
제9항에 있어서,
상기 UV 경화형 고분자는 (메타)아크릴레이트계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 비닐계 폴리머 및 실리콘계 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체.
According to claim 9,
The UV curable polymer is a perovskite nanoparticle-polymer composite, characterized in that it comprises at least one of (meth) acrylate-based polymers, urethane-based polymers, epoxy-based polymers, vinyl-based polymers and silicon-based polymers.
제9항에 있어서,
상기 페로브스카이트 나노입자는 CsPbBr3 의 구조를 갖고, 청색 발광을 나타내는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트 나노입자-고분자 복합체.
According to claim 9,
The perovskite nanoparticles have a structure of CsPbBr 3 and exhibit blue light emission, characterized in that the perovskite nanoparticle-polymer composite.
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