[发明专利]一种高稳定性钙钛矿量子点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性钙钛矿量子点及其制备方法，通过在合成钙钛矿量子点的过程中加入含酸酐的聚合物，酸酐中的氧原子可以与钙钛矿量子点中的铅原子形成配位，从而使聚合物耦合包覆在钙钛矿量子点表面。即使在高温高湿环境中，钙钛矿量子点的荧光强度依然能维持相对稳定。涂覆成膜后，在150℃高温下或85％湿度下，荧光强度仍然可以保持90％以上。这种高稳定性钙钛矿量子点有望应用在显示屏领域和电致发光二极管领域。这为提高钙钛矿量子点的高温稳定性提供了一种有效可行的解决方案，拓展了钙钛矿量子点的应用范围。

技术领域

本发明属于钙钛矿量子点制备技术领域，尤其涉及一种高稳定性钙钛矿量子点及其制备方法。

背景技术

钙钛矿量子点因其光吸收能力强、载流子迁移率高、缺陷容忍度好、电荷传输过程较为平衡及可溶液加工等优良特性，在光电、电光转换领域具有巨大应用潜力，备受广泛关注。除此之外，钙钛矿量子点还兼具量子点本身产生的独特优势，如量子限域效应、色纯度高、带隙可调、发光颜色连续可调以及适于柔性薄膜制备。

然而，钙钛矿特殊的离子型晶体结构，使得其湿度、温度和光照都会在一定程度上影响其使用寿命。较差的湿热稳定性导致在高温高湿的环境下迅速降解，从而引起器件光电性能退化，故稳定性亟需提高。目前常用钙钛矿量子点的制备方法包括热注入法、配体辅助共沉淀法和球磨法。合成中通常使用油酸、油胺等长链有机配体，但是这些配体与钙钛矿晶体结合不稳定，配体容易从量子点表面脱附，特别是在量子点薄膜中发生脱附，使得量子点产生大量表面缺陷。在器件应用中，这些表面缺陷将不可逆地捕获电荷载流子，引发非辐射复合导致荧光猝灭，荧光量子效率降低以及稳定性变差。另外，钙钛矿的光学性能随温度升高会变差，通常在85℃左右钙钛矿量子点就会发生分解或相变，而光电器件在运行过程中通常会产生较多热量，故对光电器件的应用非常不利。显然，钙钛矿量子点的稳定性问题严重阻碍了钙钛矿量子点在光电器件中的应用。

在钙钛矿量子点表面包覆一层聚合物是解决上述问题的主要方法之一。这是因为包覆的一层聚合物可以与钙钛矿量子点形成核壳结构，保护钙钛矿量子点，维持其相稳定性。但是传统包覆聚合物的方法仅仅将聚合物与钙钛矿量子点混合，且不与钙钛矿表面原子产生配位，存在钙钛矿偏析以及包覆效果差等问题，在高温高湿等恶劣坏境下不能有效抑制钙钛矿分解以及阻碍水氧扩散。因此，找到合适的聚合物耦合包覆的方法，对于获得高发光效率和高效稳定钙钛矿量子点材料具有意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高稳定性钙钛矿量子点及其制备方法，本发明利用含酸酐聚合物通过特定方法将钙钛矿量子点原位耦合包覆，来提高钙钛矿量子点稳定性，使其能够兼具有优异的放置稳定性、温度稳定性、抗水及抗氧稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种含有铯(Cs)，甲脒(FA)，甲基铵(MA)中一种或多种的一价阳离子前驱体；

提供一种含酸酐聚合物的铅源前驱体；

将所述含有一价阳离子的前驱体加入所述铅源前驱体中反应，得到所述高稳定性的钙钛矿量子点。所述反应中，含酸酐的聚合物在钙钛矿量子点形成过程中，通过酸酐中的氧原子与钙钛矿中的铅原子形成配位，从而原位耦合包覆在钙钛矿量子点表面，提高钙钛矿量子点的稳定性，尤其是当采用热注入法反应进行制备时，注入温度为160℃以上时，所得到的钙钛矿量子点的稳定性极佳。

进一步地，所述稳定性是指兼具有放置稳定性、高温稳定性以及抗水和抗氧稳定性。

进一步地，所述含酸酐聚合物包括聚(异丁烯-alt-马来酸酐)、聚马来酸酐，聚癸二酸酐，苯乙烯马来酸酐共聚物中的一种或多种。

进一步地，所述铅源包括醋酸铅(Pb(AC)₂)，氯化铅(PbCl₂)，溴化铅(PbBr₂)，碘化铅(PbI₂)中的一种或者两种。