[发明专利]疏水性钙钛矿-聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种疏水性钙钛矿‑聚合物复合材料及其制备方法，在钙钛矿纳米晶表面形成排列紧密的具有粗糙表面的微纳结构，将钙钛矿纳米晶进行包封，使聚合物复合材料形成疏水的外部包封层。本发明采用纯化后的钙钛矿纳米晶制备均匀分散的钙钛矿纳米晶(PNCs)溶液；将均匀分散的钙钛矿纳米晶溶液、八乙烯基‑POSS(OVS)和α‑氰基丙烯酸酯(ECA)混合搅拌，获得均匀的混合溶液；取混合溶液中上清液，得到钙钛矿复合材料(PNCs‑PECA‑OVS)。本发明通过材料的结构设计形成了一种具有低表面能和粗糙表面的微纳结构，该结构最大程度减少表面与水之间的接触，成功的实现了钙钛矿复合材料的超疏水、高稳定性能，能广泛应用于水下照明，显示以及生物领域，满足工业化需求。

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料领域，特别是涉及一种具有微纳表面结构的超疏水、高稳定钙钛矿-聚合物复合材料的制备方法，应用于半导体材料制备工艺技术领域。

背景技术

作为一种新型荧光半导体纳米材料，卤化铅钙钛矿纳米晶由于其荧光量子产率高，发射峰宽窄，制备成本低以及整个可见光谱内发射可调等优异光学性质，在新型显示、照明等领域受到了广泛的关注和研究。目前，基于钙钛矿复合材料的白色发光二极管已经实现了高达147.5lm/W的发光效率，且达到了120％NTSC的色域覆盖。此外，卤化铅钙钛矿材料制备方法简单、可室温合成、原材料便宜，在商业应用上具有广阔的发展前景。然而，由于钙钛矿材料的离子性质，导致其对空气中的水分子高度敏感，在空气环境特别是潮湿环境中时极易发生相变导致荧光猝灭，这严重阻碍了它们实际应用的步伐。目前，人们做了一些尝试来提高其稳定性，其中通过封装将钙钛矿与外界环境隔离开来是一种能够显著提升钙钛矿稳定性的策略，通常是用聚合物或二氧化硅等无机物对钙钛矿进行包覆，或将钙钛矿材料嵌入到硅孔、Pb-MOF金属有机框架中，这些方法极大的提高了钙钛矿的环境稳定性，但是由于包封材料存在孔隙以及本身的老化特性，不可避免一部分水分子会与钙钛矿结合，因此，开发一种超疏水性的钙钛矿材料对其使用和发展具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种疏水性钙钛矿-聚合物复合材料及其制备方法，通过材料的结构设计在表面形成一种排列紧密的微纳结构，这种结构具有更低的表面能，可以最大程度避免其与水分子之间的接触，将该复合材料在水中浸泡1000h后，其光致发光强度仍保持在初始发光强度的70％以上，成功的实现了超疏水、高稳定钙钛矿复合材料的制备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种疏水性钙钛矿-聚合物复合材料，在钙钛矿纳米晶表面形成排列紧密的具有粗糙表面的微纳结构，将钙钛矿纳米晶进行包封，使聚合物复合材料形成疏水的外部包封层。

优选地，在钙钛矿纳米晶表面，使α-氰基丙烯酸乙酯(ECA)迅速聚合成聚α-氰基丙烯酸乙酯(PECA)底物，随后将八乙烯基-POSS(OVS)凝结在聚α-氰基丙烯酸乙酯(PECA)表面形成突起，形成具有粗糙表面的微纳外层膜结构。

优选地，聚合物复合材料形成疏水的外部包封层的水接触角不低于152°。

一种本发明疏水性钙钛矿-聚合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a.采用纯化后的钙钛矿纳米晶分散在溶剂中，制备均匀分散的钙钛矿纳米晶(PNCs)溶液；

b.将均匀分散的钙钛矿纳米晶溶液、八乙烯基-POSS(OVS)和α-氰基丙烯酸酯(ECA)混合搅拌，获得均匀的混合溶液；

c.取混合溶液中上清液，得到钙钛矿复合材料(PNCs-PECA-OVS)。

优选地，在所述步骤a中，钙钛矿纳米晶为CsPbX₃、FAPbX₃中的至少一种。

优选地，在所述步骤a中，所述纯化为使用包括但不仅限于乙酸乙酯，对钙钛矿纳米晶进行提纯。