[发明专利]钙钛矿量子点及其制备方法、量子点组合物、量子点器件

说明书

本发明提供了一种钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：制备第一溶液：将金属卤化物、有机酸、第一配体和/或第二配体进行混合，在温度T1下反应得到含有卤素前体的第一溶液；或将金属卤化物、有机酸进行混合，在温度T1下反应得到含有卤素前体的第一溶液。制备第二溶液：将羧酸铅、羧酸铯、第二配体、非配位溶剂与可选的脂肪胺进行混合，在温度T2下反应得到第二溶液；或将羧酸铅、羧酸铯、第一配体、第二配体、非配位溶剂与可选的脂肪胺进行混合，在温度T2下反应得到第二溶液。将第一溶液与第二溶液混合，在温度T3下反应得到钙钛矿量子点。最终制备得到的钙钛矿量子点具有高荧光量子产率和优异的稳定性。

技术领域

本发明涉及量子点材料技术领域，尤其涉及一种钙钛矿量子点及其制备方法、量子点组合物、量子点器件。

背景技术

量子点近年来，由于钙钛矿量子点具有光学与物理性质，如具有较高的光电转化效率，以及较低的制备成本，在太阳能电池、量子点膜、发光二极管等领域受到了广泛的关注。钙钛矿量子点作为一种发光材料，相比于传统的无机半导体量子点(如CdSe、CdS等)，可以通过调节钙钛矿量子点中的元素比例、元素类型等实现全色域的覆盖，而且合成方法简单、成本低。传统的无机半导体量子点往往需要包覆壳层才能实现较高的荧光量子产率。而钙钛矿量子点由于能级结构的不同，表面缺陷对量子点光学性质的影响很小，从而使得钙钛矿量子点无需包覆壳层就可以实现高荧光量子点产率。但是尽管如此，钙钛矿量子点依然存在着很多不足，如热稳定性、抗水抗高光强稳定性等，导致其在应用上受到了限制。

2015年，Maksym V.Kovalenko课题组首次发展了新型全无机钙钛矿量子点铯铅卤素化合物(CsPbX3，X为Cl、Br、I或者一定比例的卤素混合(如Cl与Br、Br与I)等)，引领了无机钙钛矿量子点合成的发展。他们将油酸铯溶液注入至一定温度(140～200℃)下含有卤化铅、油酸以及油胺的混合溶液中，反应5秒，立即用冰水冷却。从这个反应中，我们可以看出钙钛矿量子点的热稳定性较差。由于钙钛矿量子点的离子性特征，在后续其他课题组的研究中，通过掺杂无机原子，如铜、镉、锰、锶等金属离子，增加钙钛矿量子点的共价性，可以有效的提高了量子点荧光量子产率，但是到目前为止，钙钛矿量子点的光照稳定性依然较差。研究表明，铯铅溴量子点在包覆二氧化硅和氧化铝之后，在蓝光照射72小时后，相比于包覆之前相对荧光量子产率可以从10％提高到90％。但是在包覆二氧化硅和氧化铝之后，会降低荧光量子产率，从67％降至30％。量子点的光照稳定性往往是和水氧联系在一起的，在氧气、水存在的条件进行光照，量子点表面会发生光氧化现象，从而导致量子点的稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：制备第一溶液：将金属卤化物、有机酸、第一配体和/或第二配体进行混合，在温度T1下反应得到含有卤素前体的第一溶液；或将金属卤化物、有机酸进行混合，在温度T1下反应得到含有卤素前体的第一溶液。制备第二溶液：将羧酸铅、羧酸铯、第二配体、非配位溶剂与可选的脂肪胺进行混合，在温度T2下反应得到第二溶液；或将羧酸铅、羧酸铯、第一配体、第二配体、非配位溶剂与可选的脂肪胺进行混合，在温度T2下反应得到第二溶液。将第一溶液与第二溶液混合，在温度T3下反应得到钙钛矿量子点。其中，第一配体为三烷基膦，第二配体选自三苯基膦、正四辛基溴化胺、十二烷基苯磺酸中的一种或多种。

进一步地，金属卤化物选自卤化镉、卤化锌、卤化铟、卤化铜、卤化锡、卤化锰中的一种或多种。

进一步地，三烷基膦中的烷基为C～C10的直链烷基。

进一步地，金属卤化物与第一配体和/或第二配体总量的摩尔比为1：2～1：10。

进一步地，羧酸铅与羧酸铯的摩尔比为1:5～5:1。

进一步地，羧酸铅中的铅元素与第一溶液中的卤素的摩尔比小于1:3。

进一步地，温度T1为100～200℃；温度T2为20～300℃；温度T3为20～300℃。