[发明专利]一种荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钙钛矿复合薄膜材料技术领域，具体涉及一种荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜及其制备方法。

背景技术

钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO3，是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，A位一般是稀土或碱土元素离子，B位为过渡元素离子，A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部分取代而保持其晶体结构基本不变，因此在理论上它是研究催化剂表面及催化性能的理想样品。钙钛矿具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性，且标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物,形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子,是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料，在环境保护和、固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域都有应用前景。

有机-无机杂化钙钛矿材料兼具了有机材料和无机材料的优点，具有良好的热稳定性、机械性能、电磁性能、成膜性和光学性。但是目前基于聚合物修饰的荧光钙钛矿颗粒方面的研究及其应用并不多见。中国专利CN 104861958B公开的一种钙钛矿/聚合物发光材料及其制备方法，将钙钛矿颗粒镶嵌在聚合物的分子间隙中，聚合物为聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、醋酸纤维素和聚砜中的任何一种，该方法制备的材料为柔性薄膜或者固体粉末，荧光性好，但是薄膜的均匀性和可控性都有待提高。中国专利CN 103050572B公开的一种钙钛矿/石墨烯复合薄膜电极的制备方法，将硝酸盐和柠檬酸加入石墨烯悬浮液中形成凝胶，在聚合成凝胶，经烧结得到钙钛矿/石墨烯，再将钙钛矿/石墨烯分散于乙醇溶液中形成悬浮液，经直流电场沉积得到钙钛矿/石墨烯复合薄膜电极材料，但是该制备方法中需要高温烧结，对设备的要求较高，而且制备的薄膜材料导电性好，但是光学性能较差。因此，制备一种导电性、荧光性和机械性俱佳的复合薄膜材料将会有十分好的市场前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜及其制备方法，将聚合物修饰的钙钛矿颗粒与石墨烯复合，再利用电泳沉积技术形成复合薄膜，该复合薄膜具有导电性好，荧光性好，稳定性好等特点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜，所述荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜包括荧光钙钛矿颗粒和石墨烯，所述荧光钙钛矿颗粒为聚合物修饰的钙钛矿颗粒，所述聚合物为聚酯类、聚乙烯亚胺类、聚苯乙烯类以及分别与聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氨基酸、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和聚氧乙烯聚氧丙烯醚形成多元共聚物；聚丙烯酸酯类及其分别与聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氨基酸、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和聚氧乙烯聚氧丙烯醚形成多元共聚物。

作为上述技术方案的优选，所述荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜经电泳沉积制备形成。

本发明还提供一种荧光钙钛矿/石墨烯复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属盐或者有机铵卤盐加入有机溶剂I中，浓度为0.1-80％，溶解温度为0-200℃，分别再加入0-50％聚合物和0-50％油酸，形成溶液A；

其中，金属盐为金属A的卤化盐、硫酸盐、硝酸盐或者碳酸盐中的任意一种，所述金属A为Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Ba、Sr、Pr、Nd、Gd、Sm中的任意一种；

其中，有机铵卤盐为CnH2n-1NH3X3，n≥1，X为F，Cl，Br或者I；

(2)将金属B的卤化物加入有机溶剂I中，浓度为0.1-20％，再分别加入0-20％油酸，0-20％油胺，0.1-50％聚合物，溶解温度为0-200℃，至金属B盐完全溶解，形成溶液B；

其中，金属B分别为Pb、Ti、Al、Sn、Mn、Fe、Cu、Co、Ni、Zn、Ru、Cd、Zr、Pd、Bi、Ag中的一种或多种的组合；

(3)将氧化石墨烯悬浮液中滴加水合肼，在80℃下恒温水浴加热10h，将反应物洗涤至中性，真空干燥，得到石墨烯材料，将石墨烯材料加入蒸馏水中，形成石墨烯悬浮液；

(4)将步骤(1)制备的溶液A和步骤(2)制备的溶液B加入步骤(3)制备的石墨烯悬浮液中，其中溶液A和溶液B的体积比为0.01-1:0.01-1，搅拌3s-3h，温度为0-200℃，得到混合溶液；

(5)将步骤(4)制备的混合溶液加入有机溶剂II中，混合体积比为1:1-200，得到荧光矿钛矿/石墨烯复合溶液；