[发明专利]高稳定的钙钛矿量子点复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定的钙钛矿量子点复合材料Al₂O₃/CsPbX₃(X＝Cl,Br,I,Cl/Br和Br/I)及其制备方法。通过以Al₂O₃作为基质，可以在量子点合成前将Al₂O₃连同量子点原料一同加入反应器，也可以向合成好的量子点溶液体系中加入Al₂O₃。在室温下搅拌使量子点充分吸附于Al₂O₃表面，然后将混合液离心分离，沉淀用乙酸甲酯或乙酸乙酯洗涤后再次离心。最后将沉淀干燥，可得到Al₂O₃/CsPbX₃复合材料。该方法操作简单，具有很好的市场价值，易于推广。

技术领域

本发明涉及材料学领域，更具体地说是涉及一种高稳定的钙钛矿量子点复合材料Al₂O₃/CsPbX₃(X＝Cl,Br,I,Cl/Br和Br/I)及其制备方法。

背景技术

近年来，在各类光电材料中，钙钛矿量子点以其优异的性能脱颖而出。相对于有机无机杂化钙钛矿量子点，全无机钙钛矿量子点(IPQDs)的稳定性更高。IPQDs因具有光吸收系数高、发射光谱窄、光致发光量子产率(PLQY)高、组成与尺寸可调、发射光谱可调、以及光致发光和电致发光等特性而备受关注。这些特性使之成为当前最具潜力的光电材料之一，广泛应用于发光二极管(LEDs)、太阳能电池、光电探测器、激光等领域。然而，对于实际应用而言，IPQDs的稳定性显然不足。其不稳定性主要体现在：(1)对极性溶剂十分敏感，导致其分解；(2)在水、高温、光照、氧气等条件下的稳定性差。

在现有技术中，一个基本的思路是在CsPbX₃ QDs表面涂上一层保护层，使其与环境物理隔离，达到提升环境稳定性的效果。例如，通过以介孔二氧化硅为基质，将CsPbX₃量子点负载在二氧化硅基质的孔道中，提高钙钛矿量子点的稳定性(WangH.C.etal.Angew.Chem.Inter.Ed.，2016，55(28)，7924.)。Zhang的团队将钙钛矿QDs嵌入二氧化硅中，以显著提高其空气稳定性。但该方法中CsPbX₃量子点只是物理地沉积在介孔二氧化硅的孔道中，并不能有效避免水对钙钛矿量子点的破坏。同样，Li和同事将CsPbBr₃掺入硅/氧化铝单晶中，形成的复合材料具有较高的光稳定性。王的研究小组将CsPbX₃ QDs嵌入多孔有机聚合物框架中，制备出了耐水的CsPbX₃QDs。通过原子层沉积(ALD)技术，在CsPbBr₃膜上生长一层非晶态的AlO_x层，使其免受水、光和热的破坏。然而，这些策略还很不完善，潜在的缺点包括：稳定性的提高有限、牺牲PLQY、绝缘的保护壳层，将阻碍钙钛矿QDs和其他半导体之间的电荷转移，并最终影响它们的光电应用。目前，如何提高裸露CsPbX₃ QDs的环境稳定性是一个紧迫的挑战。最近，Yin的团队报道了通过复杂的界面合成了高度稳定的CsPbBr₃/SiO₂和CsPbBr₃/Ta₂O₅ Janus复合材料。他们系统地研究了复合物在己烷/水界面的生长。然而，对于半裸露QDs的稳定性改善机制缺乏详细研究。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种稳定全无机钙钛矿量子点的方法。该方法以Al₂O₃为基质，将钙钛矿量子点吸附于Al₂O₃的表面，使其稳定性大大提高；同时整个实验过程简单，所需时间较短。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种用于稳定全无机钙钛矿量子点的方法，包括以下步骤: