研究目的
开发一种无需后处理的策略,用于合成卤化铅钙钛矿纳米晶体(NCs)并制备超稳定、高亮度的NC-聚合物复合薄膜,应用于广色域显示领域,同时解决钙钛矿NCs在光照、热、湿气和氧气条件下的稳定性问题。
研究成果
采用LMA作为溶剂的无后处理策略合成CsPbBr3纳米晶并制备纳米晶-聚合物复合薄膜,可获得高光致发光量子产率(85-90%)、优异的光稳定性以及良好的耐湿耐热性能。该薄膜能实现广色域(CIE 1931标准下115%)的LCD背光源,性能超越商用CdSe基显示器。该方法为开发稳定的钙钛矿纳米晶基光电器件提供了简便有效的技术途径,在器件工程方面具有进一步优化的潜力。
研究不足
薄膜的热稳定性在较高温度下会降低(例如,在100°C加热5小时后,PLQY降至48.3%)。该方法可能无法完全消除所有非辐射衰减途径,且未涉及工业化生产的可扩展性。潜在的优化方向包括提高高温稳定性和将该方法推广至其他钙钛矿组分。
1:实验设计与方法选择:
采用改进的热注入法,在月桂酸甲基丙烯酸酯(LMA)溶剂中合成CsPbBr3纳米晶(NCs),替代经典的十八烯(ODE)溶剂。将NC-LMA溶液直接与齐聚物(聚酯聚氨酯丙烯酸酯)、单体(异冰片基丙烯酸酯,IBOA)和引发剂(2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮,DMPA)混合进行紫外聚合,无需离心、分离和分散等后处理步骤即可制备NC-聚合物复合薄膜。
2:样品选择与数据来源:
使用碳酸铯、油酸、油胺、溴化铅及LMA或ODE作为溶剂合成CsPbBr3 NCs。通过不同处理方式(如添加油酸、油胺)制备对照薄膜用于对比。
3:实验设备与材料清单:
材料包括Cs2CO3、OA、OAm、LMA、PbBr2、甲苯、DMPA、聚酯聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、IBOA;设备包含透射电镜(FEI Tecnai G2 F20)、扫描电镜(日立S-3400N)、X射线衍射仪(布鲁克AXS D8)、紫外-可见分光光度计(岛津UV-3600 plus)、光致发光光谱仪(堀场PTI QuantaMaster 400)、X射线光电子能谱仪(ULVAC-PHI 5000 Versa Probe)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-650)、氙灯(光稳定性测试)以及柯尼卡美能达显示色度分析仪(CA 310)。
4:OA、OAm、LMA、PbBr甲苯、DMPA、聚酯聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、IBOA;设备包含透射电镜(FEI Tecnai G2 F20)、扫描电镜(日立S-3400N)、X射线衍射仪(布鲁克AXS D8)、紫外-可见分光光度计(岛津UV-3600 plus)、光致发光光谱仪(堀场PTI QuantaMaster 400)、X射线光电子能谱仪(ULVAC-PHI 5000 Versa Probe)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR-650)、氙灯(光稳定性测试)以及柯尼卡美能达显示色度分析仪(CA 310)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包括制备油酸铯前驱体,在180°C下将其注入LMA或ODE中的PbBr2溶液,冷却后与齐聚物、单体和引发剂混合,涂覆于PET基底并紫外聚合5分钟。对照薄膜以类似工艺处理但参数有变。表征手段涵盖TEM、SEM、XRD、UV-Vis、PL、XPS、FTIR及光/水/热稳定性测试。
5:数据分析方法:
采用三指数衰减函数拟合光致发光衰减动力学曲线计算平均寿命,根据PL量子产率与寿命推导辐射与非辐射衰减速率,通过统计分析PL量子产率与稳定性数据比较薄膜性能。
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