[发明专利]一种室温使用TPU封装钙钛矿材料的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种室温使用TPU封装钙钛矿材料的方法及其应用，室温条件下，向热塑性聚氨酯弹性体橡胶中加入四氢呋喃搅拌溶解得到流体TPU高聚物，然后加入钙钛矿材料经自然冷却后获得钙钛矿/TPU聚合物。本发明采用TPU作为钙钛矿封装材料，TPU具有可再生性和环保性，不影响反应且对人体无害，对于做出的钙钛矿/TPU复合材料，可直接置于空气中长期储存，不涉及任何其它保护措施，对环境无污染。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种室温使用TPU封装钙钛矿材料的方法及其应用。

背景技术

卤化钙钛矿因其独特的光学特性和电子特性在太阳能电池，发光二极管(LED)，光电探测器和激光器中的潜在应用受到了广泛的关注。近年来，胶体CsPbX₃(X＝Br，I，Cl)钙钛矿纳米晶体(NCs)以及杂化钙钛MAPbX₃(X＝Br,I,Cl)由于其高的光致发光量子产率(PLQY)，可调发射波长和较窄的发射带宽而成为备受瞩目的明星材料。

然而，CsPbX₃(X＝Br,I,Cl)NCs等钙钛矿材料的稳定性问题严重阻碍了其应用，主要是由热降解和大气湿度引起的。为了解决这个问题，人们提出了各种封装策略来保护钙钛矿NCs在实际应用中不被分解。高效的封装可以通过引入额外的基质来形成钙钛矿材料和大气湿度之间的隔离，从而提高其对温度和湿度的抵抗力。

钙钛矿材料的热降解效应是一个主要的瓶颈，严重的阻碍了其发展，尤其是在年平均温度较高的地区。因此，近年来研究了各种封装材料以减轻热降解的影响。其中，主要的常用材料有以下五种，包括氧化物，无机盐，有机聚合物，无机聚合物(PMMA/PC/PS等)和金属有机骨框架(MOF)。例如，在完成SiO₂对MAPbBr₃量子点(QDs)的封装之后，该材料在空气中的热降解作用显着降低。用硼硅酸盐玻璃封装后，CsPbX₃(X＝Br，I)QD在高温下表现出出色的热循环。使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装了CsPbBr₃量子点，发现它们可以有效提高材料的热稳定性。因此，研究新型封装材料对钙钛矿保护是十分有必要的。

目前所采用的封装材料都有一定的局限性。比如PMMA虽然透明，但是脆性大，无法用于柔性场合。虽然有关于使用TPU封装杂化钙钛矿MAPbX₃的报道，但是，封装过程高于室温，在封装过程对于MAPbX₃就已经产生一定程度的降解。所以，研发一种室温封装工艺具有重要的应用价值。

从材料选择上而言，使用TPU对钙钛矿材料进行封装保护，这样的方法更简便、更高效，而且安全，无害。另外，封装后的钙钛矿/TPU聚合物具有高弹性，在高温与高湿度的条件下，光致发光特性表现出极高的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种室温使用TPU封装钙钛矿材料的方法及其应用，能够生长出高弹性的钙钛矿/TPU复合物，具有抗热降解，抗水汽，高透明，高拉伸率等诸多优点。

本发明采用以下技术方案：

一种室温使用TPU封装钙钛矿材料的方法，室温条件下，向热塑性聚氨酯弹性体橡胶中加入四氢呋喃搅拌溶解得到流体TPU高聚物，然后加入钙钛矿材料经自然冷却后获得钙钛矿/TPU聚合物。

具体的，包括以下步骤：

S1、将热塑性聚氨酯弹性体橡胶与四氢呋喃溶液混合，然后在室温条件下进行磁力搅拌至热塑性聚氨酯弹性体橡胶完全溶解，获得流体TPU高聚物；

S2、向步骤S1得到的流体TPU高聚物中加入钙钛矿材料，然后在室温条件下，继续进行磁力搅拌得到流体钙钛矿/TPU聚合物；

S3、将步骤S2制备的流体钙钛矿/TPU聚合物导入模具中，在室温下自然凝固，得到钙钛矿/TPU聚合物。