本發(fā)明涉及金屬鹵化物鈣鈦礦納米顆粒，具體涉及一種增加鈣鈦礦納米顆粒穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦納米顆粒(lhp?nps)已被廣泛研究并用于各種光電應(yīng)用，如色彩轉(zhuǎn)換層、光電探測器、太陽能電池和發(fā)光二極管。這得益于它們可調(diào)節(jié)的帶隙、高電荷遷移率、長載流子壽命、卓越的熒光量子效率以及簡單而經(jīng)濟(jì)的制造工藝。lhp?nps由無機(jī)核以及表面配體組成，其中配體起著保護(hù)屏障的作用，在防止無機(jī)核融合并保持納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性中發(fā)揮重要作用。然而，由于配體與表面離子之間高度動態(tài)的結(jié)合，使得配體附著在nps表面的能力相對較弱。這導(dǎo)致lhp?nps的穩(wěn)定性相對較差，很容易自發(fā)聚集生長，顯著降低器件效率。特別在光照，加熱等外界條件刺激下變得更為明顯，這嚴(yán)重阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。特別是lhp?nps在實(shí)際應(yīng)用中，無論是用作太陽能電池活性層，還是用作led中的有源層或者作為色彩轉(zhuǎn)換層都不可避免受到光以及熱的作用。因此，開發(fā)出一種提高lhpnps光熱穩(wěn)定性方案顯得尤為緊迫。

2、目前，提升lhp?nps穩(wěn)定性的主要策略可分為表面配體交換，表面包覆以及封裝這幾類。

3、據(jù)報(bào)道，通過簡單的溶液相配體交換方法引入兩性離子配體(例如3-(n,n-二甲基十八烷基銨)丙烷磺酸)，不僅可以獲得高濃度的優(yōu)質(zhì)膠體納米顆粒，而且可以顯著提高pqds(鈣鈦礦量子點(diǎn))在環(huán)境中的穩(wěn)定性。通過引入2-己基癸酸(da)替代油酸(oa)的簡單有效的配體修飾策略，展現(xiàn)出顯著提高的穩(wěn)定性、更長的壽命、更強(qiáng)的pl強(qiáng)度和更平滑的薄膜形態(tài)。

4、表面包覆方法則是在lhp?nps表面覆蓋一層保護(hù)層。常用的無機(jī)物為sio2，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，在整個可見光區(qū)域都是透明的，不會改變發(fā)光材料的光學(xué)特性，但可以保護(hù)材料免受濕氣的損害。將lhp?nps集成到介孔二氧化硅中后，所獲得的復(fù)合材料顯示出更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。

5、表面封裝可以利用長鏈的聚合物基質(zhì)有效封裝lhp?nps，并保護(hù)它們不與環(huán)境接觸。常用如聚苯乙烯(ps)，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，聚二甲基硅氧烷(pdms)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)等各種有機(jī)聚合物。

6、上述三種方式雖然一定程度提高了lhp?nps穩(wěn)定性，但仍然存在一些缺陷：配體交換方法需要用新的配體取代舊配體，在替換過程中會使lhp?nps缺乏配體保護(hù)，可能會影響產(chǎn)物的形貌，導(dǎo)致尺寸分布不均勻。表面包覆的方法一般情況下都具有反應(yīng)條件苛刻、工藝復(fù)雜等問題。而聚合物封裝雖然具有優(yōu)異的防水性能，但較差的熱穩(wěn)定性限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

7、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、有效增加鈣鈦礦納米顆粒穩(wěn)定性的方法。

2、本發(fā)明技術(shù)方案詳述如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種增加鈣鈦礦納米顆粒穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：

4、(1)利用溶液法合成表面配體包覆的鈣鈦礦納米顆粒；

5、(2)將合成的鈣鈦礦納米顆粒分散至固體基質(zhì)；

6、(3)對分散后的鈣鈦礦納米顆粒表面配體進(jìn)行后處理，所述后處理方式為紫外聯(lián)合臭氧處理，或等離子體處理。

7、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述鈣鈦礦納米顆粒為金屬鹵化物apbx3，其中a為cs+，x為br-。

8、進(jìn)一步地，所述配體包括油胺和油酸。

9、進(jìn)一步地，紫外聯(lián)合臭氧處理采用低壓汞燈，波長254nm和185nm，功率為25w，氣壓為13.3kpa～55.9kpa。

10、進(jìn)一步地，紫外聯(lián)合臭氧處理時間為5～10分鐘。

11、進(jìn)一步地，等離子體處理采用空氣等離子體，空氣壓力為10pa，功率為20w。

12、進(jìn)一步地，等離子體處理時間為5～10分鐘。

13、進(jìn)一步地，所述固體基質(zhì)包括碳膜和硅片。

14、進(jìn)一步地，利用溶液法合成表面配體包覆的鈣鈦礦納米顆粒包括以下步驟：

15、在容器中加入碳酸銫、十八烯和油酸，得到的混合物在氮?dú)猸h(huán)境下加熱，直到所有的碳酸銫完全溶解，得到油酸銫前驅(qū)體溶液；

16、在另一個容器中，將溴化鉛與十八烯、油胺和油酸混合，得到的溶液在加熱下用氮?dú)饷摎?，然后升溫，并迅速向混合物中注入油酸銫前驅(qū)體溶液，反應(yīng)完成后，用冰水浴冷卻，離心，棄去上清液，得到表面配體包覆的cspbbr3納米晶體產(chǎn)品，所述配體為油酸和油胺；

17、將產(chǎn)品重新分散在環(huán)己烷后用乙酸乙酯進(jìn)行純化，最后將純化的產(chǎn)品重新分散在環(huán)己烷中。

18、第二方面，本發(fā)明提供了一種分散在固體基質(zhì)上的鈣鈦礦納米顆粒，由以上任一所述方法制備得到。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、鈣鈦礦納米顆粒合成過程中存在有機(jī)表面配體，通常為油胺，油酸等，它們具有-nh2和-cooh等基團(tuán)和不飽和的c＝c。本發(fā)明的方法，采用紫外聯(lián)合臭氧處理，或等離子體處理，使得不飽和c＝c在紫外-臭氧或等離子體作用下交聯(lián)，相互交聯(lián)后的配體移動能力受限，因而在光照加熱等條件下很難移動，從而有效的阻止納米顆粒間的聚集生長，增加其光熱穩(wěn)定性。

21、紫外聯(lián)合臭氧裝置中的uv光源能同時發(fā)射波長254nm和185nm的紫外光，具有很高的能量，這兩種波長的光子能量可以直接打開和切斷有機(jī)表面配體中的共價(jià)鍵，使有機(jī)物分子活化。表面氧化是通過兩種交替機(jī)制發(fā)生的：(1)o原子插入形成醚鍵，或(2)o原子抽取氫，然后發(fā)生交聯(lián)或與氧原子反應(yīng)形成羰基和/或羧基官能團(tuán)。

22、等離子體中的粒子能量在0～20ev，而有機(jī)配體中大部分的鍵能在0～10ev，因此等離子體作用到樣品表面后，可以使樣品表面原有的化學(xué)鍵(c＝c、c＝o、c＝n等)產(chǎn)生斷裂，等離子體中的自由基與這些鍵形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，大大地激活了表面活性。

23、本發(fā)明的方法操作簡單，適于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種增加鈣鈦礦納米顆粒穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述鈣鈦礦納米顆粒為金屬鹵化物apbx3，其中a為cs+，x為br-。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述配體包括油胺和油酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，紫外聯(lián)合臭氧處理采用低壓汞燈，波長為254nm和185nm，功率為25w，氣壓為13.3kpa～55.9kpa。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，紫外聯(lián)合臭氧處理時間為5～10分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，等離子體處理采用空氣等離子體，空氣壓力為10pa，功率為20w。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，等離子體處理時間為5～10分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述固體基質(zhì)包括碳膜和硅片。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一所述的方法，其特征在于，利用溶液法合成表面配體包覆的鈣鈦礦納米顆粒包括以下步驟：

10.一種分散在固體基質(zhì)上的鈣鈦礦納米顆粒，其特征在于，由權(quán)利要求1-9任一所述方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種增加鈣鈦礦納米顆粒穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：(1)利用溶液法合成表面配體包覆的鈣鈦礦納米顆粒；(2)將合成的鈣鈦礦納米顆粒分散至固體基質(zhì)；(3)對分散后的鈣鈦礦納米顆粒表面配體進(jìn)行后處理，所述后處理方式為紫外聯(lián)合臭氧處理，或等離子體處理。本發(fā)明的方法，采用紫外聯(lián)合臭氧處理，或等離子體處理，使得配體中不飽和C＝C交聯(lián)，相互交聯(lián)后的配體移動能力受限，因而在光照加熱等條件下很難移動，從而有效的阻止納米顆粒間的聚集生長，增加其光熱穩(wěn)定性。本發(fā)明的方法操作簡單，適于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：王曉鴿,鞠晶,李明星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6