[发明专利]孔道限域-壳层隔绝双重保护钙钛矿纳米粒子的制备方法

说明书

孔道限域‑壳层隔绝双重保护钙钛矿纳米粒子的制备方法，涉及钙钛矿纳米材料。制备具有规则孔道的二氧化硅纳米颗粒；利用前驱体浸润的方法在多孔纳米颗粒孔道内生长钙钛矿量子点，形成以二氧化硅纳米颗粒作为框架的钙钛矿纳米粒子；在钙钛矿纳米粒子以外部分进行惰性壳层包覆，得到孔道限域‑壳层隔绝双重保护钙钛矿纳米粒子。有效地隔绝了环境对钙钛矿量子点的影响，极大地提高了PQD的稳定性。同时，所获得的材料依然处于纳米尺度，即使在水、乙醇等极性溶剂中依然具有良好的分散性，极大地扩展了钙钛矿量子点的实际应用范围。

技术领域

本发明涉及钙钛矿纳米材料，尤其是涉及孔道限域-壳层隔绝双重保护钙钛矿纳米粒子的制备方法。

背景技术

纳米尺度的铅卤钙钛矿量子点(PQD)因其优异的光电特性，包括高的光致发光量子产率(PLQY)、高吸收系数、高载流子扩散长度以及窄带发射而受到广泛关注，在LED、背光显示、光电探测器、激光发射等领域有着广泛的应用前景^[1-3]。尤其是铅卤钙钛矿在太阳能电池方面的光电转换效率在三年内由3.81％快速攀升至22.1％，这项重大突破使得铅卤钙钛矿成为近年最热的几种材料之一^[4-5]。光伏产业的巨大成功也推动了研究人员对于铅卤钙钛矿在其他相关领域的应用探索。然而，铅卤钙钛矿量子点的不稳定性严重阻碍了其实际应用。当PQD暴露于外部环境时，湿度、热和光等因素都会引起其表面损伤、降解和团聚，从而导致光致发光猝灭。此外，铅卤钙钛矿离子交换的特性以及易变的化学组分也导致难以实现通过不同发光颜色PQDs的组合得到理想的复合光，也进一步揭示了钙钛矿的不稳定性。因此，如何提高铅卤钙钛矿量子点的稳定性，提高其在复杂条件下(尤其是极性溶剂中)的适应能力，一直是当前研究的热点。

围绕钙钛矿量子点的稳定性问题，研究人员做出了大量的工作。目前已有报道的提高钙钛矿材料稳定性的众多方法包括离子掺杂、表面钝化、表面包覆等，都能够在一定程度上提高钙钛矿材料的稳定性^[6-7]。然而，现有的大部分方法都只能提高钙钛矿在空气中的稳定性，遇到水、乙醇等极性溶剂依然会迅速解离，发光淬灭。因此，研发极性溶剂中高分散性钙钛矿纳米材料的制备技术，一直是一个巨大的难点和挑战。

参考文献：

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[3]Y.Tong,E.Bladt,M.F.Aygüler,A.Manzi,K.Z.Milowska,V.A.Hintermayr,P.Docampo,S.Bals,A.S.Urban,L.Polavarapu,J.Feldmann,Highly Luminescent CesiumLead Halide PerovskiteNanocrystals with Tunable Composition and Thickness byUltrasonication.Angew.Chem.,Int.Ed.2016,55,13887-13892.