[发明专利]一种基于卤代烷烃光解的卤素钙钛矿光谱精细调控的方法

说明书

本发明公开了一种基于卤代烷烃光解的卤素钙钛矿光谱精细调控的方法，本发明采用光诱导方法，以全无机卤素钙钛矿纳米晶为原料，油胺、油酸为配体，以氯仿、碘乙烷等卤代烷烃为卤源，实现了卤素钙钛矿纳米晶阴离子可控交换,发光光谱精细调控。本发明所采用的方法与现有卤素钙钛矿纳米晶阴离子交换方法相比，化学反应开关可控、阴离子交换速率可控、阴离子交换程度可控的特点。卤素钙钛矿纳米晶发光峰位可以精细连续调控，可以实现图案化与空间操纵的优势。

技术领域

本发明涉及全无机卤素钙钛矿阴离子交换技术领域，特别是一种基于卤代烷烃光解的卤素钙钛矿光谱精细调控的方法。

背景技术

随着人类社会发展的脚步迈入21世纪，近20年来信息技术的空前发展推动了社会关系、产业结构、教育方式和家庭生活的变革。人类获取信息的70％以上来自于视觉，与视觉息息相关的显示技术成为信息技术中不可或缺的一环。卤素钙钛矿纳米晶作为一种半导体材料，近年来已经成为光电子材料方向的一个研究热点，在光伏、光探测、发光器件，尤其是显示领域取得了突破性的进展，有望成为新一代光电显示器件的核心材料。

钙钛矿材料最初仅指CaTiO₃，其结构属于立方晶系。随着对钙钛矿材料研究的不断深入，一系列化学成分不同，但是结构相似的化合物被相继发现，组成了庞大的钙钛矿家族。理想的钙钛矿通式为ABX₃，其中A和B为阳离子，X为阴离子。A离子分布在立方晶胞的中心，B离子分布在立方晶胞的角顶，X离子分布在棱的中心位置。卤素钙钛矿可以通过调控卤素离子(Cl/Br/I)比例实现紫外、可见、红外全光谱覆盖。但是由于Cl、I前驱体溶解度小、晶体稳定性较差，直接合成卤素钙钛矿难度高。因此通过阴离子交换的方式，以高质量ABBr₃钙钛矿为基合成Cl、I参杂钙钛矿，成为一种高效的手段。

Yung Jin Yoon[Joule 2,1–12,October 17,2018]等人以三正辛基氧化膦为强氧化剂，催化氯仿与碘乙烷释放出卤素离子，在溶液中与铯铅溴量子点进行阴离子交换。实现了卤素钙钛矿纳米晶PL峰位全光谱覆盖，以及RGB三色LED器件构筑。中国专利[201910225363.8]提供了一种高效的钙钛矿量子点阴离子交换的方法，通过将卤化物和去离子水混合配置卤化物水溶液，在其上滴加表面活性剂作为界面层，再加入纯化后的量子点溶液，室温下静置反应，得到阴离子交换后的钙钛矿量子点溶液。该方案具有较好的环境稳定性、单分散性好、荧光效率高、单色性好；可实现荧光光谱的调节，得到宽广的颜色区域；可直接合成高效率的 CsPbCl₃钙钛矿量子点(＞95％)；合成的不同荧光颜色的CsPbBr_3-xCl_x(x＝0-3)钙钛矿量子点半峰宽在10-35nm。中国专利[201811421086.X]提供了一种金属卤化无机盐水溶液作为阴离子交换试剂制备荧光精确可调的钙钛矿纳米晶的方法。该方法将金属卤化无机盐溶解于水中，通过定量控制金属卤化无机盐水溶液在钙钛矿纳米晶油相溶液中的加入量，并使用超声促进水油两相反应，实现在全光谱范围内 (400-700nm)，对荧光发射光谱连续精确调控。制备好的全光谱发射且荧光精确可调的钙钛矿纳米晶的尺寸分布均匀，全光谱的荧光精确可调高达一纳米间隔的连续光谱变化，荧光量子效率高达90％，窄的半峰宽14～35纳米，具有好的荧光稳定性。然而，1)卤源溶液体系与量子点兼容性差，容易破坏量子点自身结构；2)阴离子交换反应为自进行，反应速率极快不可控；3)阴离子交换程度依赖溶液中离子浓度，难以实现程度调控。目前尚未有通过脉冲激光辐照法对卤素钙钛矿量子点阴离子交换与光谱精细调控的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卤代烷烃光解的卤素钙钛矿光谱精细调控的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于卤代烷烃光解的卤素钙钛矿光谱精细调控的方法，包括以下步骤：

步骤1、对卤代烷烃进行预处理，去除卤代烷烃中游离的卤素离子；对卤代烷烃进行预处理具体是将卤代烷烃与去离子水混合并搅拌均匀，之后将溶液静置，待溶液分层后，将卤代烷烃与去离子水分离，之后将卤代烷烃充分干燥。