[发明专利]一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备方法

说明书

本发明提供了一种有机‑无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备方法，本发明的目的是提供一种制备过程简单、可重复性高，能够可控合成不同尺寸有机‑无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米晶的方法，该方法首先在器皿中装入多元斥溶剂溶液，然后将过滤筛固定在器皿的顶部，最后将整个器皿放在加热基板上进行加热。利用过滤筛的渗透作用，向过滤筛中倒入钙钛矿前驱体溶液和粘合剂的混合液，通过重力沉降，当钙钛矿前驱体溶液与多元斥溶剂溶液接触时生成钙钛矿纳米晶。本发明通过控制过滤筛孔径目数即可很容易的控制纳米晶尺寸。

技术领域

本发明属于晶体材料制备工艺技术领域，具体地涉及有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备方法。

背景技术

有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿材料具有优异的性能：高吸收系数、高电子和空穴的双极性载流子传输能力、长而相对平衡的电子和空穴扩散长度、较低的激子束缚能、较高的摩尔消光系数；除上述优点外,钙钛矿材料的组分可调、钙钛矿活性层的制备工艺丰富，因而受到广泛的关注。以该材料为基础制备的纳米晶在光伏、场效应晶体管、光电探测器、自旋器件等光电功能器件，都具有广阔的应用前景。

目前，从采用仪器设备的复杂情况来分类，制备钙钛矿纳米晶的方法大致可分为两大类，即物理真空蒸镀法和化学沉积法。物理真空蒸镀法以碘化铅(溴化铅或氯化铅)和甲基胺盐为原料，采用共蒸发的方式，可以得到表面均匀，厚度可控的高质量的钙钛矿纳米晶，但是它需要昂贵的真空设备和复杂的制备过程，不利于大面积推广；而化学沉积法则又分为一步旋涂法和两步溶液法。一步旋涂法是在钙钛矿前驱体溶液旋涂过程中滴加反溶剂，从而将原溶剂去除使钙钛矿快速结晶析出的方法，其在操作工艺和处理时间上占据优势。这种方法的过程较为简单，但是得到的钙钛矿纳米晶表面较为粗糙，缺陷较多，同时也存在铅残留的问题。两步溶液法首先通过旋转涂法在衬底上制备碘化铅(溴化铅或氯化铅)薄膜，然后通过在甲基胺盐的溶液中浸泡或者在甲基胺盐的蒸汽中处理或在薄膜上面继续旋涂甲基胺盐溶液，从而转化成钙钛矿薄膜，但是这种转化方法常常造成钙钛矿薄膜的剥落和铅的残留，由此可见化学沉积法对于制备高质量的钙钛矿纳米晶也是有一些缺陷的。

目前，人们对于制备高质量的钙钛矿纳米晶已经提出了很多解决方法，例如钙钛矿前驱体溶液的组成、溶剂的选择、退火条件等方面进行优化。尽管取得一些成果，但在如何控制钙钛矿晶粒尺寸和结晶性，开发简单易行，不需要复杂设备的低成本制备从而获得高质量的钙钛矿纳米晶仍少见报道。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种制备过程简单、可重复性高并且能够通过控制过滤筛孔径目数与利用钙钛矿前驱体溶液重力沉降，制备不同尺寸的有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备方法。

本发明中有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备方法是首先在器皿中装入多元斥溶剂溶液，然后将过滤筛固定在器皿的顶部，最后将整个器皿放在加热基板上进行加热。利用过滤筛的渗透作用，向过滤筛中倒入钙钛矿前驱体溶液和粘合剂的混合液，通过重力沉降，当钙钛矿前驱体溶液与多元斥溶剂溶液接触时生成钙钛矿纳米晶。所生长钙钛矿纳米晶的尺寸可达到微米级别。

该制备方法具体步骤如下：

1)准备长宽高比为1:1:4的器皿，依次用去离子水、酒精、丙酮和酒精超声清洗20min，最后吹干，往器皿里面放入多元斥溶剂溶液，多元斥溶剂溶液占整个器皿的五分之三，然后将过滤筛固定在器皿的顶部；所述的多元斥溶剂由A组分和B组分混合而成，其中A组分为氯苯、甲苯和异丙醇中的2～3种，B组分为吡啶或氯仿，A组分中各溶剂等比例混合，且A组分和B组分的体积比为1:1；

2)将装有多元斥溶剂溶液的器皿放在加热基板上进行加热，加热15-20min；所述的加热基板设置的加热温度为65-100℃；