[发明专利]钙钛矿纳米材料、其制备方法及含有其的光电器件

说明书

本发明提供了一种钙钛矿纳米材料、其制备方法及含有其的光电器件。该制备方法包括：将羧酸铅、羧酸铯和金属卤化物及非极性溶剂进行第一配位反应，得到含有钙钛矿量子点的第一溶液；及在氮气和/或惰性气氛中，使第一溶液与卤化铵进行第二配位反应，得到钙钛矿纳米材料。由于铵根离子仅与卤素发生结合，这使得卤化铵在量子点表面具有表面选择性，从而制得的钙钛矿纳米材料具有荧光峰较窄等优点。相比于传统的合成方法，上述制备方法还具有反应过程可调节，反应原料加入灵活，合成方法简单，实验重复性好等优点。

技术领域

本发明涉及量子点合成领域，具体而言，涉及一种钙钛矿纳米材料、其制备方法及含有其的光电器件。

背景技术

近年来由于钙钛矿量子点具有光学与物理性质，如具有较高的光电转化效率以及较低的制备成本等，其在太阳能电池、量子点膜、发光二极管、激光等领域受到了广泛的关注。而且钙钛矿量子点作为一种发光材料，相比于传统的无机半导体量子点(如CdSe、CdS等)，通过调节钙钛矿量子点中的元素比例、元素类型，钙钛矿量子点同样可以达到全色域的覆盖。在钙钛矿量子点中，相比于传统的有机-无机杂化钙钛矿量子点，全无机钙钛矿量子点由于其具有较高的紫外吸收和荧光量子产率、较窄的荧光发射光谱、荧光光谱随化学合成可调、荧光寿命短等特点，近年来备受关注，在单色发光二极管上极具应用潜力。

自2000年Peng课题组报道了CdSe纳米棒以来，半导体量子点的形貌控制成为量子点化学领域的一大热点，并合成出了一系列不同的形貌，如纳米棒、纳米片、立方体等。实验表明，伴随着形貌的变化，包括振子强度、吸收系数、能带结构、激子荧光寿命等随之发生变化。例如CdSe量子棒和量子线会表现出形貌相关的偏正发光。此外CdSe量子棒的斯托克斯位移比球形CdSe量子点要更大。到目前为止，尽管半导体量子点的形貌控制研究得到了长足的发展，但是对于钙钛矿量子点的形貌控制，依然没有进行广泛深入的研究。

近年来，半导体量子片以其独特的光学性质受到了广泛的关注。相比于棒状、球形等形状，厚度处于量子限域尺寸范围内的CdSe量子片的斯托克斯位移更小(几乎为0)。实验和理论研究也表明，量子片的荧光寿命很短，远小于量子点的荧光寿命。

传统的全无机钙钛矿量子点的合成方法是采用热注入法，即将油酸铯溶液注入到卤化铅、油酸、油胺的混合液中。研究表明，通过改变脂肪胺和酸的链长以及温度可以得到钙钛矿纳米片。但是很难得到高纯度的钙钛矿纳米片(混合有其他的形貌以及尺寸、厚度不均一)，表现在紫外吸收上就是吸收峰繁多，峰形很宽很乱，荧光光谱半峰宽较宽。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿纳米材料、其制备方法及含有其的光电器件，以解决现有方法制得的钙钛矿纳米材料存在荧光半峰宽较宽的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种钙钛矿纳米材料的制备方法，该制备方法包括：将羧酸铅、羧酸铯和金属卤化物及非极性溶剂进行第一配位反应，得到含有钙钛矿量子点的第一溶液；及在氮气和/或惰性气氛中，使第一溶液与卤化铵进行第二配位反应，得到钙钛矿纳米材料。

进一步地，羧酸铅和羧酸铯的摩尔数之比为1:5～5:1，羧酸铅与金属卤化物中卤素的摩尔数之比≤1:3，羧酸铅与卤化铵的摩尔数之比为1:(5～50)。

进一步地，在进行第二配位反应之前，该制备方法包括：将第一溶液与氨水混合，得到第二溶液；将第二溶液与卤化铵进行第二配位反应，得到钙钛矿纳米材料；优选地，羧酸铅与氨水中氮元素的摩尔数之比为1:(5～50)。

进一步地，第一配位反应和第二配位反应的温度分别独立地选自20～100℃，优选为30～80℃。

进一步地，金属卤化物选自卤化锌、卤化镉、卤化铟、卤化铜、卤化镁和卤化锰组成的组中的一种或多种。

进一步地，羧酸铅选自碳链长度为8～22的羧酸铅中的一种或多种；优选地，羧酸铯选自碳链长度为8～22的羧酸铯中的一种或多种。