一种在水系溶剂中制备MAPbBr3钙钛矿量子点光学膜的方法

本发明属于发光材料，涉及一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法。

背景技术：

1、钙钛矿量子点因其高光致发光率、可调窄带发射和低廉的成本等优势，而在液晶背光显示、探测器和发光领域中具有广阔的应用前景。然而目前所出现的合成方法大多复杂且产物难以直接应用到实际应用中。而原位合成因其简便的合成过程，更低的成本和可大尺寸制备的特点，而被认为是最合适投入大规模制备的合成方法。

2、在原位合成过程中，聚合物的使用不但可以增加前驱体溶液的粘度从而增加所制薄膜的均匀性，而且聚合物的有效包覆可以有效地增加薄膜的水稳定性和热稳定性。但是考虑到钙钛矿前驱体的溶解度和溶剂的沸点等问题所使用溶剂多为有机溶剂，所引入的环境污染和成本上升等问题是原位合成方法在钙钛矿量子点在大规模商业制备发展过程中继续被解决的。因此，需要一种特定的技术以实现钙钛矿量子点在环保廉价溶剂体系中的可控制备。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有有机-无机杂化钙钛矿量子点薄膜制备过程中使用价格高昂有机溶剂的现状，提出了一种在水系溶剂体系中实现高效制备mapbbr3量子点光学薄膜的方法。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，所述方法包括如下步骤：

3、s1、将pva溶于水中，依次加入mabr、pbbr2、hbr进行搅拌，然后加入辛胺溴搅拌得前驱体溶液；

4、s2、将前驱体溶液进行微孔过滤得到透明溶液；

5、s3、将透明溶液滴到平板玻璃表面上，通过刮涂获得液体前驱体层，然后进行加热处理得薄膜；

6、s4、将薄膜置于空气中湿度处理直至薄膜变绿得mapbbr3量子点薄膜。

7、在上述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法中，步骤s1中pva溶于水具体为：将pva添加于85-95℃水中均匀搅拌2-4h，然后冷却至室温。

8、作为优选，步骤s1中pva溶于水的固液比为(5-10)g：100ml。

9、作为优选，搅拌时间为10-20h。通过控制搅拌时间确保聚合物在溶液中充分分散均匀。

10、在上述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法中，步骤s1前驱体溶液中hbr含量为1.0-2wt‰。在本发明中hbr添加的过少使得薄膜发光效率低下，添加量过多使得薄膜难以从平板玻璃上剥离下来。

11、在上述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法中，步骤s1辛胺溴添加量为mabr质量的0.05-0.15。本发明中控制oabr与mabr的含量比为5-15％，配体太多会导致发光峰位偏离应用最优值530nm、半峰宽宽化以及发光效率变低，添加量太少则对光学性能提升效果不佳。

12、在上述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法中，步骤s2微孔孔径为0.4-0.5μm。

13、在上述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法中，步骤s3加热处理温度为80-90℃，时间为3-5min。

14、在上述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法中，步骤s4空气湿度为30-60％。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1.本发明通过选用水为溶剂，区别于已有文献选用dmf、dmso、gbl等有机溶剂，极大地降低了制备成本和对环境的污染程度。

17、2.本发明通过先快速加热形成一层无色透明的薄膜，再从空气中缓慢吸水，通过调节湿度和吸水时间实现了钙钛矿在聚合物pva中的可控生长，通过hbr和oabr对量子点薄膜进行性能优化，hbr极大地增加了无机组分在水中的溶解度，oabr抑制了量子点在加热过程中出现的团聚问题，因此大幅提高了mapbbr3量子点光学薄膜的光致发光量子效率，其光致发光量子效率高达95.3％。

18、3.本发明通过正辛胺溴配体修饰，大幅提高了mapbbr3量子点光学薄膜的热稳定性，mapbbr3量子点光学薄膜在60℃热板上连续加热300h，仍能保持原始光致发光量子效率的65％。

19、4.本发明通过先行固化聚合物基质，再后续缓慢吸水的方式，完全分离了聚合物和钙钛矿量子点的结晶过程，量子点在聚合物内部的缓慢生长也使得聚合物对于量子点有着更好的包覆作用。

技术特征：

1.一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，其特征在于，步骤s1中pva溶于水具体为：将pva添加于85-95℃水中均匀搅拌2-4h，然后冷却至室温。

3.根据权利要求1所述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，其特征在于，步骤s1前驱体溶液中hbr含量为1.0-2wt‰。

4.根据权利要求1所述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，其特征在于，步骤s1辛胺溴添加量为mabr摩尔量的0.05-0.15。

5.根据权利要求1所述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，其特征在于，步骤s2微孔孔径为0.4-0.5μm。

6.根据权利要求1所述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，其特征在于，步骤s3加热处理温度为80-90℃，时间为3-5min。

7.根据权利要求1所述的一种在水系溶剂中制备mapbbr3钙钛矿量子点光学膜的方法，其特征在于，步骤s4空气湿度为30-60％。

技术总结
本发明属于发光材料技术领域，涉及一种在水系溶剂中制备MAPbBr<subgt;3</subgt;钙钛矿量子点光学膜的方法。本发明通过选用水为溶剂，区别于已有文献选用DMF、DMSO、GBL等有机溶剂，极大地降低了制备成本和对环境的污染程度。本发明通过先快速加热形成一层无色透明的薄膜，再从空气中缓慢吸水，通过调节湿度和吸水时间实现了钙钛矿在聚合物PVA中的可控生长，通过HBr和OABr对量子点薄膜进行性能优化，HBr极大地增加了无机组分在水中的溶解度，OABr抑制了量子点在加热过程中出现的团聚问题，因此大幅提高了MAPbBr<subgt;3</subgt;量子点光学薄膜的光致发光量子效率，其光致发光量子效率高达95.3％。

技术研发人员：郑金桔,张昊,曹盛,付慧,杨为佑
受保护的技术使用者：宁波工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15