适用于水环境的钙钛矿量子点MOFs复合发光材料及制备方法

本发明属于发光材料，具体涉及一种适用于水环境的钙钛矿量子点mofs(金属有机框架)复合发光材料及制备方法。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿量子点已成为发光器件的诱人材料。它们具有发光量子效率高、发射光谱和带隙可调等明显优势。然而，由于钙钛矿量子点具有低生成能和高流动性的离子结构，因此对水分、温度和化学环境等外部因素非常不稳定。其稳定性差，极大地限制了其在光电器件中的实际应用。对于水下应用中的可穿戴设备，恶劣水环境和持续的机械变形使其稳定性成为一个更加棘手的问题。

2、封装可以为离散的钙钛矿粒子提供一个物理和化学屏障，从而有效地抑制不稳定的现象。各种无机、有机和杂化材料，包括金属氧化物、介孔二氧化硅、沸石和聚合物，已成功地用于封装和稳定钙钛矿量子点。例如，将钙钛矿量子点封装到二氧化硅基质中，形成的二氧化硅层可以有效地避免钙钛矿量子点与外部环境接触。mofs是一种新型的多孔晶体材料，由无机金属节点和多齿状有机连接器组装而成。与传统的多孔材料，如介孔二氧化硅、沸石和碳基多孔材料不同，mofs具有可调的结构和孔径、大表面积和可定制的化学功能。mofs材料的多样性和可调性使其成为纳米颗粒、分子等的宿主基质，以及开发具有综合优势的新型复合材料的明智选择。

3、即使mofs封装可以提高钙钛矿的稳定性和赋予它们在pc-wled(荧光粉转换型白光发光二极管)，光催化，传感方面巨大的潜力使用，但作为多孔主体材料，由于金属配位的连接物逐渐被水分子取代，相当一部分mofs在水环境中容易受到结构破坏。水稳定性在大多数mofs的现实应用中仍然是一个巨大的挑战。重要的是，作为不稳定钙钛矿材料的保护宿主，具有不稳定因素的mofs宿主对钙钛矿量子点的发光性能和稳定性也有很大的影响。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料的制备方法，其特征在于，包括：

3、步骤1：将金属盐和有机配体溶解在溶剂中进行混合反应，对反应后的溶液进行离心、洗涤和干燥处理得到mofs材料；

4、步骤2：利用所述mofs材料对铯铅溴钙钛矿量子点进行封装处理，得到铯铅溴钙钛矿量子点嵌入mofs材料的复合发光材料cspbbr3@mofs粉末；

5、步骤3：对所述cspbbr3@mofs粉末进行疏水处理，得到适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料。

6、在本发明的一个实施例中，所述mofs材料包括zif-8、uio-66、mof-5或hkust-1金属有机框架材料。

7、在本发明的一个实施例中，所述步骤2包括：

8、步骤2.1：对pbbr2进行溶解并在pbbr2溶液中加入油酸和油胺，得到含有表面配体的pbbr2溶液，将mofs材料加入所述含有表面配体的pbbr2溶液中，得到第一混合溶液，对所述第一混合溶液进行离心、洗涤和干燥处理得到pbbr2@mofs粉末；

9、步骤2.2：将所述pbbr2@mofs粉末置于甲苯中分散均匀，将csbr溶解在甲醇中，将csbr甲醇溶液注入pbbr2@mofs甲苯溶液中，得到第二混合溶液，对所述第二混合溶液进行离心、洗涤和干燥处理得到cspbbr3@mofs粉末。

10、在本发明的一个实施例中，所述步骤2.1包括：

11、步骤2.1.1：将4-6mmol pbbr2、30-50μl油酸、30-50μl油胺和8-12ml n,n-二甲基甲酰胺置于在玻璃容器中，在60-100℃下搅拌至pbbr2完全溶解，得到所述含有表面配体的pbbr2溶液；

12、步骤2.1.2：将150-250mg所述mofs材料加入所述含有表面配体的pbbr2溶液中，在室温真空条件下搅拌4-6h，得到所述第一混合溶液；

13、步骤2.1.3：对所述第一混合溶液进行离心、洗涤和干燥处理得到所述pbbr2@mofs粉末。

14、在本发明的一个实施例中，在所述步骤2.2中，pbbr2与csbr的摩尔比为(10～20):1。

15、在本发明的一个实施例中，所述步骤3包括：

16、对所述cspbbr3@mofs粉末的表面进行有机物分子涂覆实现疏水处理，得到适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料；或者，

17、将所述cspbbr3@mofs粉末嵌入疏水聚合物进行再封装疏水处理，得到适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料。

18、在本发明的一个实施例中，对所述cspbbr3@mofs粉末的表面进行有机物分子涂覆实现疏水处理，得到适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料，包括：

19、步骤a：将所述cspbbr3@mofs粉末置于甲苯中分散均匀，得到浓度为10-20mg/ml的cspbbr3@mofs甲苯溶液；

20、步骤b：将2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯、3-甲基丙烯酸丙基三甲基硅烷和甲苯进行混合得到第三混合溶液，将所述第三混合溶液与所述cspbbr3@mofs甲苯溶液混合得到第四混合溶液；

21、步骤c：将所述第四混合溶液进行多次液氮冷却-抽真空-解冻循环脱气处理；

22、步骤d：在循环脱气处理后的溶液中加入浓度为4-6mg/ml的异丁腈甲苯溶液，得到第五混合溶液，将所述第五混合溶液加热至40-60℃进行反应；

23、步骤e：对加热反应后的产物进行真空干燥处理，得到疏水处理后的cspbbr3@mofs粉末，作为适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料。

24、在本发明的一个实施例中，所述步骤b包括：

25、将5-6.51mmol 2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯、0.2-0.36mmol 3-甲基丙烯酸丙基三甲基硅烷加入2-3ml甲苯中进行自由基共聚得到第三混合溶液，将所述第三混合溶液与8-10ml cspbbr3@mofs甲苯溶液混合得到第四混合溶液。

26、在本发明的一个实施例中，将所述cspbbr3@mofs粉末嵌入疏水聚合物进行再封装疏水处理，得到适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料，包括：

27、步骤i：将所述cspbbr3@mofs粉末置于甲苯中分散均匀，得到浓度为10-20mg/ml的cspbbr3@mofs甲苯溶液；

28、步骤ii：将pdms超声分散在所述cspbbr3@mofs甲苯溶液中，得到第六混合溶液；

29、步骤iii：将所述第六混合溶液在40-50℃下搅拌挥发12h；

30、步骤iv：利用固化剂对挥发处理后的第六混合溶液在40-50℃下进行固化，得到cspbbr3@mofs@pdms材料，作为适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料。

31、本发明提供了一种适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料，

32、其特征在于，利用上述任一项实施例所述的制备方法制备得到

33、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

34、本发明的适用于水环境的钙钛矿量子点mofs复合发光材料的制备方法，

35、将铯铅溴钙钛矿量子点嵌入mofs材料中，利用mofs材料减少铯铅溴钙钛矿量子点与外界环境的接触以及防止其团聚，在制备cspbbr3@mofs时引入有机配体减少量子点表面缺陷；再将制备得到的cspbbr3@mofs材料进行疏水处理，从而增强了cspbbr3@mofs的水稳定性，使得cspbbr3钙钛矿量子点适用于水环境下的长期发光。

36、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。