提高钙钛矿纤维薄膜荧光效率的方法及由该方法得到的具有高的荧光效率的钙钛矿纤维薄膜

本发明涉及有机光电材料的制备更具体地，涉及一种提高钙钛矿纤维薄膜荧光效率的方法及由该方法得到的具有高的荧光效率的钙钛矿纤维薄膜。

背景技术：

1、钙钛矿量子点(pqd)因其优异的光电性能在太阳能电池、x射线成像、发光二极管(led)、激光器、光电探测器和背光显示等领域具有广泛的应用前景(j.mater.chem.c2016，4，11-27)。将高质量的量子点转化为薄膜是实现高性能固态光学应用的关键。然而，其稳定性和成膜后量子点量子效率的显着降低已成为阻碍其应用的最大挑战。原因之一是成膜过程中钙钛矿量子点的聚集导致陷阱态的增加和表面封端剂的损失，导致光学性能下降。另一个原因是钙钛矿量子点本身的稳定性也存在一些问题。当钙钛矿量子点长时间暴露于外部环境中时，湿度、光照、温度、氧气等因素会诱导钙钛矿量子点降解并导致严重的光致发光不可逆猝灭。

2、将钙钛矿前体与聚合物混合并将它们纺成纤维膜是将它们转化为固体膜并提高其稳定性的好方法。比如一些技术中通过静电纺丝技术原位合成钙钛矿纳米晶复合纤维，来提高钙钛矿量子点的稳定性。然而，到目前为止，通过纺丝制备的钙钛矿纤维的报道效率普遍较低。

技术实现思路

1、基于以上问题，本发明的目的在于提供一种提高钙钛矿纤维薄膜荧光效率的方法及由该方法得到的具有高的荧光效率的钙钛矿纤维薄膜。通过该方法制备得到的钙钛矿纤维薄膜具有高的荧光效率。

2、一方面，本发明提供一种提高钙钛矿纤维薄膜荧光效率的方法，包括如下步骤：

3、将钙钛矿聚合物纤维膜进行多次冷热交替处理。

4、本发明中发现，通过纺丝制备的钙钛矿纤维的荧光效率普遍较低的主要原因是因为由于纺丝整个过程非常快速，钙钛矿通常结晶不够完整，所以效率不高。但是受聚合物自身的限制，不宜采用传统的高温退火方式来提高荧光效率。通过反复交替冷热处理可提高钙钛矿复合纤维荧光效率。

5、进一步地，所述冷热交替处理的方法为：先在140～200℃的温度进行热处理，再在-180～30℃进行冷处理，所述热处理的时间为10～30s。

6、进一步地，每次冷热交替处理的总时间为30s～2min。

7、进一步地，所述冷热交替处理的次数为10～30次。

8、通过控制上述冷热交替处理的条件，能更好的改善得到的钙钛矿纤维薄膜具有高的荧光效率。

9、进一步地，所述钙钛矿纤维薄膜中钙钛矿的分子式为abx3(a:ma+，cs+；b:pb2+，x:br-，cl-，i-)。

10、进一步地，所述钙钛矿聚合物纤维膜的制备包括如下步骤：

11、以含有钙钛矿前驱体的聚合物纺丝溶液进行静电纺丝，得到所述钙钛矿聚合物纤维膜。

12、进一步地，所述聚合物纺丝溶液中，钙钛矿前驱体的浓度为0.01～0.2mol/l。

13、进一步地，所述钙钛矿前驱体选自mabr、macl、mai、csi、csbr、cscl、pbi2、pbcl2、pbbr2及其掺杂分子中的至少一种。

14、进一步地，所述聚合物纺丝溶液中，聚合物选自pmma、pu、pvdf、pvdf-hfp、pan、ps、pcl或pvp中的一种或几种。

15、进一步地，所述聚合物纺丝溶液中，聚合物的浓度根据聚合物的种类而进行确定，大体范围在5～30wt％之间。

16、进一步地，所述聚合物纺丝溶液中，溶剂为有机溶剂，选自dmf、dmso、dmac和丙酮的混合溶液中的一种或几种。

17、进一步地，所述静电纺丝的条件为：注射速度为0.4～1.2ml/h、纺丝电压为13～20kv、接收距离为10～15cm。

18、又一方面，本发明提供一种具有高的荧光效率的钙钛矿纤维薄膜，其由如上所述的方法制备得到。

19、本发明的有益效果如下：

20、本发明提供的方法中，通过外层聚合物提供了天然的物理屏障，使得量子点阻隔水和氧，提高稳定性；该方法可在短时间内产生一维纤维或大面积薄膜，具有天然柔性结构的优点；该方法通过反复交替冷热处理提高了钙钛矿复合纤维荧光效率；此外，该方法可以有效减弱聚合物不耐高温的限制，提高钙钛矿量子点的结晶度。

21、通过本发明方法得到的钙钛矿薄膜在具有很好的热稳定以及水稳定性的同时荧光性能有很大提高。

技术特征：

1.一种提高钙钛矿纤维薄膜荧光效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷热交替处理的方法为：先在140～200℃的温度进行热处理，再在-180～30℃进行冷处理。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述热处理的时间为10～30s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每次冷热交替处理的总时间为30s～2min，所述冷热交替处理的次数为10～30次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿聚合物纤维膜的制备包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物纺丝溶液中，钙钛矿前驱体的浓度为0.01～0.2mol/l；

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物纺丝溶液中，聚合物选自pmma、pu、pvdf、pvdf-hfp、pan、ps、pcl或pvp中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物纺丝溶液中，溶剂为有机溶剂，选自dmf、dmso、dmac和丙酮的混合溶液中的一种或几种。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝的条件为：注射速度为0.4～1.2ml/h、纺丝电压为13～20kv、接收距离为10～15cm。

10.一种具有高的荧光效率的钙钛矿纤维薄膜，其特征在于，如权利要求1～9任一项所述的方法制备得到。

技术总结
本发明公开一种提高钙钛矿纤维薄膜荧光效率的方法，该方法包括如下步骤：将钙钛矿聚合物纤维膜进行多次冷热交替处理。通过该方法制备得到的钙钛矿纤维薄膜具有高的荧光效率。本发明还公开了通过该方法制备得到具有高荧光效率的钙钛矿纤维薄膜。

技术研发人员：周树云,郑金晓,孙承华,符玉华
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11