[发明专利]钙钛矿量子点的研磨法制备工艺

说明书

本发明公开了钙钛矿量子点的研磨法制备工艺。本发明基于宏观状态下的离子扩散，离子在扩散形成钙钛矿晶体之后，用研磨使其颗粒逐渐减小(或者说扩散和减小颗粒同时进行)，由于原料以及产物的离子性较高，因此非常容易进行离子扩散，此为自上而下的一种合成方式。本发明制备的彩色发光量子点，发光中心波长在400nm至750nm之间可调，可开发应用于显示技术上，尤其在电视中的背光源中的实际应用。

技术领域

本发明为一种新型的钙钛矿纳米晶制备方法，具体是钙钛矿量子点的研磨法制备工艺。该方法适用于目前研究最热的几种钙钛矿纳米晶的制备，比如全无机钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)以及有机无机杂化钙钛矿MAPbX₃(MA＝CH₃NH₃)，FAPbX₃(FA＝CH(NH₂)₂)。

背景技术

量子点，最为广泛的定义是零维量子系统，即在三个维度上都受到限制的系统，一般来说，其颗粒尺寸接近或小于该材料的激子波尔半径。目前研究较为广泛的主要有ⅡB-ⅥA族CdSe类量子点以及ⅢA-ⅤA族InP类量子点材料，但是由于该类量子点材料制备工艺复杂(如需要额外的壳层来保护量子点)，并且研究成本较高以及主要的核心技术掌握在国外。再者，镉元素具有较强的毒性，因此不利于实际的应用与产业化生产。

近来一类新型的钙钛矿结构(APbX₃,A＝Cs、MA、FA,X＝Cl、Br、I)量子点以其高的量子效率、高的色谱纯度以及高的色谱覆盖率受到学者的广泛研究。经过近几年的科学研究已获得高性能的钙钛矿量子点材料并将其应用于量子点LED器件上，以期实现量子点材料在显示技术上的应用，尤其在量子点电视中背光源的实际应用。

目前，钙钛矿量子点的主要有以下几种：热注入法，过饱和结晶法，尖端超声法，微乳液法，溶剂热法，微流控法。部分制备方法由于需要在高温下(120℃～200℃)进行，因此不适用于有机无机杂化钙钛矿量子点的制备，因为有机胺基团会在高温下分解，从而导致产品不纯。此外，复杂的合成步骤也限制了其在实际生产中的应用。

综上所述，本发明提出一种新颖的钙钛矿纳米晶合成方法，合成步骤简单，产物发光性能好，量子产率高，并可以实现目前大部分热门钙钛矿纳米晶的制备。

发明内容

本发明是针对于目前钙钛矿纳米晶的合成步骤过于复杂而设计的一种简易制备方法。实现了对最近研究最为广泛的全无机钙钛矿纳米晶CsPbX₃以及有机无机杂化钙钛矿MAPbX₃，FAPbX₃的制备。制备步骤简易，应用范围广，产物具有较好的发光性能，较高的量子产率，高的光谱覆盖率，窄的半高宽。以制备合成有机无机杂化钙钛矿MAPbX₃(X＝Cl,Br,I)为例，通过调节卤素的比例，其发射谱可在400nm至750nm之间调控，实现了对可见光光谱的全覆盖，同时，MAPbBr₃的量子产率达到了90％以上，半高宽仅有25nm。

本发明通过如下技术方案实现：

两种有机无机杂化钙钛矿量子点和一种全无机钙钛矿量子点，具体通式如下：

APbX₃(A＝MA,FA,Cs)。其中MA和FA是一种带正一价的有机基团，化学式分别为CH₃NH₃和CH(NH₂)₂，X为负一价的卤素原子，可以是Cl，Br，I，或者是他们的混合物Cl/Br，Br/I，不能存在Cl/I，混合是因为Cl离子和I离子的半径相差过大而导致钙钛矿结构的不稳定，使得该结构不能存在。