[发明专利]一种无机钙钛矿纳米线的合成方法

说明书

本发明是一种无机钙钛矿纳米线的合成方法。该方法利用溶剂热法和阴离子交换法在较低温度下制得了长度可达几毫米，直径仅为10纳米左右的超高长径比的CsPbBr₃纳米线，并通过简单的阴离子交换过程获得了CsPbI₃和CsPbCl₃纳米线。这对于工业化大量制备无机钙钛矿纳米线具有极大的促进作用，有望进一步实现在光电探测、激光和太阳能电池等方面的应用。本发明简单可控，产率高，形貌均一，反应温度较低，适合规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种无机钙钛矿纳米线的合成方法，具体为一种超高长径比的CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)纳米线的合成方法，属于新材料制备和纳米技术领域。

背景技术

无机钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)纳米晶因具有较高的荧光量子效率，发光波长可调且覆盖整个可见光谱(400-700nm)和高的吸收系数等优异的光电特性在发光二极管，太阳能电池和光电探测等领域具有广泛的应用。其中一维无机钙钛矿纳米线因其独特的结构特点，如光传导性能优异，横向导电性良好等特点无论是在太阳能电池还是在光电探测方面均具有较大的应用前景，因此探究无机钙钛矿纳米线合成方法成为众多科研工作者的研究方向。目前制备无机钙钛矿CsPbX₃纳米线的合成方法主要有热注射法，再结晶法和化学气相沉积法(CVD)。其中热注射法(Muhammad I,Francesco Di S,Zhiya Dang,etal.Chem.Mater.2016,28,6450)制备得钙钛矿纳米线是在合成无机钙钛矿量子点的基础上改变了反应条件获得的(Dandan Z,Samuel W.E,Yi Yu,et al.J.Am.Chem.Soc.2015,137,9230)。该合成方法的局限性在于：实验操作比较繁琐，需要脱水和惰性气氛，并且制备得到的纳米线产率较低，因此难以实现规模化制备。专利《一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法》(专利公开号CN 106629835A)报道了再结晶法制备铅卤钙钛矿CsPbI₃纳米线，首先将纳米线的前驱体旋涂在基底上，然后加入不良的溶剂和极性非质子溶剂的混合溶剂，随后在高温退火条件下制备得到钙钛矿CsPbI₃纳米线。但是这种再结晶方式没有制备获得CsPbBr₃和CsPbCl₃纳米线，且该制备过程需要较高的退火温度，并且在大量制备时会由于旋涂不均匀而影响到纳米线的最终形貌。化学气相沉积CVD法制备钙钛矿纳米线《一种纳米尺度激光阵列的制备方法》(专利公开号CN 107104357A)制备得到了直径200-800nm，长度为10-80μm的平面内定向排列的钙钛矿纳米线。潘安练课题组也利用化学气相沉积的方式制备得到了平面定向排列的CsPbBr₃超长纳米线(Muhammad S,Xuehong Z,Xiaoxia W,etal.J.Am.Chem.Soc,2017,139,15592)，并组装得到了具有快速响应的光电探测器。但是该方法要用到价格较为昂贵的蓝宝石作为衬底，需要较高的加热温度和通气过程，因此该方法对于大量制备无机钙钛矿纳米线仍然具有一定的局限性。