一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜及其制备方法

    专利2025-04-27  17


    本发明属于发光材料,具体涉及一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜及其制备方法。


    背景技术:

    1、近年来,金属卤化物钙钛矿凭借其极高的荧光量子产率,较窄的发射带宽以及优异的激子结合能和大吸收系数等优点,可用作发光二极管的发光材料和半导体激光器中的增益介质,是极具前途的光电材料。

    2、作为一种典型的金属卤化物钙钛矿,cspbbr3量子点能发射出颜色纯度极高的绿光,并且cspbbr3量子点溶液的荧光量子产率接近100%。但是,纳米晶的团聚会使cspbbr3量子点薄膜的荧光量子产率下降到18%,这与量子限制的损失有关。同时,由于较低的形成能以及大量的表面陷阱,钙钛矿通常容易受到湿度的影响,这阻碍了钙钛矿在水下环境的进一步应用。因此,如何在保持cspbbr3量子点薄膜较高荧光量子产率的同时,提高其湿度稳定性,仍然是一个重要的课题。

    3、目前,越来越多的研究尝试探索出一种能有效提高cspbbr3量子点稳定性的方法。一种常规的方法是在量子点上构建相对惰性的壳层或阻挡基质,从而防止水分的不良侵蚀。cspbbr3@cds核壳结构有效提高了稳定性,但荧光量子产率有所降低。使用sio2作为壳时,荧光量子产率得到了提高,但是由于晶格不匹配,cspbbr3@sio2表面是多孔的,仍然会受到水分的侵蚀。为了解决晶格不匹配的问题,cspbbr3@cspbbrx结构被提出,成功提高了荧光量子产率,但是cspbbrx的不稳定仍然是个悬而未决的问题。cspbbr3量子点还可以填充到交联聚苯乙烯珠中,从而表现出非凡的防水性能。但是由于聚苯乙烯等有机基质本身不能发光,有效发光面积被牺牲,进而会导致辐射被衰减。

    4、通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:cspbbr3量子点薄膜不能同时兼具高荧光量子产率和高其稳定性。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于,针对现有cspbbr3量子点薄膜不能同时兼具高荧光量子产率和高其稳定性的问题,提供一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜及其制备方法。

    2、为了实现上述目的,本申请采用的技术方案为:

    3、本发明的第一个目的是提供一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,包括以下步骤:将cspbbr3量子点和p-msb溶液混合均匀得到cspbbr3量子点/p-msb纳米片溶液,将纳米片溶液旋涂在处理后的sio2玻璃基底表面形成纳米片薄膜,在80℃下进行退火后,重复旋涂和退火3-5次后得到钙钛矿薄膜。

    4、优选的,所述cspbbr3量子点按照以下步骤制备而成:

    5、s1、将pbbr2粉末溶于第一溶剂中,获得pbbr2溶液;将cs2co3粉末溶于丙酸中,经过超声处理,得到cs+前驱体溶液;

    6、s2、将cs+前驱体溶液加入第二溶剂中搅拌后,注入pbbr2溶液,分别在1500r/min和2000r/min下离心去除上清液得到cspbbr3量子点。

    7、优选的,所述pbbr2和第一溶剂的质量体积比为0.9175g:5ml,所述第一溶剂为丁胺、异丙醇和丙酸以体积比为1:1:1形成的混合溶液,所述cs2co3和丙酸的质量体积比为0.5868g:1ml。

    8、优选的,所述cs+前驱体溶液、第二溶剂和pbbr2溶液的体积比为25μl:15ml:0.27ml,所述第二溶剂为异丙醇和正己烷以体积比为1:2形成的混合溶液。

    9、优选的,所述cspbbr3量子点中pbbr2和p-msb溶液的质量体积比为0.9175g:8ml。

    10、优选的,所述p-msb溶液为p-msb甲苯溶液,p-msb的浓度为0.025-2mg/ml。

    11、优选的,所述纳米片溶液旋涂的体积为120-200μl。

    12、优选的,所述旋涂的方式为将纳米片溶液以500r/min在sio2玻璃基底旋转20s后改用2000r/min继续旋转40s,退火的时间为1min,最后一次退火的时间为5min。

    13、优选的,所述sio2玻璃基底的处理方式为:先用清洗剂去除sio2玻璃表面的油污,然后依次使用水、乙醇和丙酮超声处理10min,最后,用氮气吹干后待用。

    14、本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜。

    15、与现有技术相比,本发明的有益效果:

    16、(1)本发明提供了一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜,零维-二维cspbbr3量子点/p-msb纳米片薄膜具有更高的荧光量子产率和优异的湿度稳定性,p-msb与cspbbr3构成了典型的ⅱ型异质结构,并且p-msb的电子迁移速率远大于cspbbr3的空穴迁移速率,大量额外的电子转移到cspbbr3,cspbbr3的辐射复合得到加强,从而显著提高了荧光量子产率。同时,疏水的p-msb附在cspbbr3表面,形成了一道坚固的屏障,能有效阻拦水分对cspbbr3量子点的侵蚀,从而获得优异湿度稳定性。

    17、(2)本发明提供的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜制作工艺简单,重复性强;在空气环境中即可制备。



    技术特征:

    1.一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将cspbbr3量子点和p-msb溶液混合均匀得到cspbbr3量子点/p-msb纳米片溶液,将纳米片溶液旋涂在处理后的sio2玻璃基底表面形成纳米片薄膜,在80℃下进行退火后,重复旋涂和退火3-5次后得到钙钛矿薄膜。

    2.根据权利要求1所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述cspbbr3量子点按照以下步骤制备而成:

    3.根据权利要求2所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述pbbr2和第一溶剂的质量体积比为0.9175g:5ml,所述第一溶剂为丁胺、异丙醇和丙酸以体积比为1:1:1形成的混合溶液,所述cs2co3和丙酸的质量体积比为0.5868g:1ml。

    4.根据权利要求3所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述cs+前驱体溶液、第二溶剂和pbbr2溶液的体积比为25μl:15ml:0.27ml,所述第二溶剂为异丙醇和正己烷以体积比为1:2形成的混合溶液。

    5.根据权利要求4所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述cspbbr3量子点中pbbr2和p-msb溶液的质量体积比为0.9175g:8ml。

    6.根据权利要求5所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述p-msb溶液为p-msb甲苯溶液,p-msb的浓度为0.025-2mg/ml。

    7.根据权利要求1所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述纳米片溶液旋涂的体积为120-200μl。

    8.根据权利要求1所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述旋涂的方式为将纳米片溶液以500r/min在sio2玻璃基底旋转20s后改用2000r/min继续旋转40s,退火的时间为1min,最后一次退火的时间为5min。

    9.根据权利要求1所述的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜的制备方法,其特征在于,所述sio2玻璃基底的处理方式为:先用清洗剂去除sio2玻璃表面的油污,然后依次使用水、乙醇和丙酮超声处理10min,最后,用氮气吹干后待用。

    10.一种权利要求1-9任一项所述的制备方法制备的兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜。


    技术总结
    本发明属于发光材料技术领域,公开了一种兼具高发光效率和稳定性的钙钛矿薄膜及其制备方法。包括以下步骤:将CsPbBr<subgt;3</subgt;量子点和p‑MSB溶液混合均匀得到CsPbBr<subgt;3</subgt;量子点/p‑MSB纳米片溶液,将混纳米片溶液旋涂在处理后的SiO<subgt;2</subgt;玻璃基底表面形成纳米片薄膜,在80℃下进行退火后,重复旋涂和退火3‑5次后再退火得到钙钛矿薄膜。本发明通过p‑MSB与CsPbBr<subgt;3</subgt;构成Ⅱ型异质结构,从而显著提高了荧光量子产率,疏水的p‑MSB附在CsPbBr<subgt;3</subgt;表面,能有效阻拦水分对CsPbBr<subgt;3</subgt;量子点的侵蚀,从而获得优异湿度稳定性。

    技术研发人员:李明钰,王嫣然,吕海飞,文晓艳,刘思思
    受保护的技术使用者:武汉理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
    转载请注明原文地址:https://wp.8miu.com/read-86139.html

    最新回复(0)