[实用新型]一种制备均匀尺寸甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的装置

说明书

本实用新型提供一种制备均匀尺寸甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的装置，属于光电子材料制备技术领域。该装置包括反应室、毛细喷射管和反溶剂通道；毛细喷射管同轴设置于反应室中，且尾部固定于反应室的一端，用于向反应室中喷射前驱体溶液；反应室的中段设置反溶剂入口，反溶剂入口与反应室之间通过反溶剂通道实现连通，用于向反应室中注入反溶剂；反应室的另一端设置反溶剂出口，用于输出产品。本装置充分利用微流体的高效传质传热的特性，克服了宏观批次式反应器的缺点，实现了尺寸均匀的甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的直接合成，避免了传统制备提纯过程中的资源浪费和环境污染。同时本装置设计简洁，为工业化大量生产高质量的甲胺铅卤钙钛矿纳米晶奠定了基础。

技术领域

本实用新型属于光电子材料制备技术领域，具体涉及一种制备均匀尺寸甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的装置。

背景技术

钙钛矿晶体材料具有价格低廉、光学带隙可调、电荷传输性能优异等特性，正成为新一代革命性的半导体光电材料。随着研究的不断发展，钙钛矿材料的量子产率已经超过90％。材料合成的快速发展促进了其在光电子器件上的应用，包括太阳能电池、发光二极管、光电探测器和晶体管等。在各种类型的钙钛矿材料中，卤素钙钛矿纳米晶体在光电子领域的表现尤为突出，CH₃NH₃PbX₃(X＝Br,I)钙钛矿纳米晶体便是其中之一。

溶液中结晶析出是钙钛矿纳米晶体的常见制备方法之一。这种方法相对于其他的制备方法(如热注入法，铝模板法)可以简单经济的制备钙钛矿纳米晶体，而无需苛刻的制备条件。但是传统的溶液中结晶析出的制备过程中，在宏观尺寸下由于烧杯、烧瓶等间歇式批次反应器中结晶过程的传质和传热的高度不均匀性，导致生成的纳米晶颗粒分布不均匀。在后续分离提纯过程中，大量的大颗粒块体被过滤分离，这样不仅浪费了能源还造成了原料浪费和环境污染(铅具有毒性)。

因此，需要一种高效的装置去制备尺寸均匀且无原料浪费的钙钛矿纳米晶。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供了一种钙钛矿纳米晶体合成装置。

本实用新型的技术方案：

一种制备均匀尺寸甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的装置，该装置包括反应室3、毛细喷射管1和反溶剂通道；所述的毛细喷射管1同轴设置于反应室3中，且尾部固定于反应室3的一端，用于向反应室3中喷射前驱体溶液；反应室3的中段设置反溶剂入口2，反溶剂入口2与反应室3之间通过反溶剂通道实现连通，用于向反应室3中注入反溶剂；反应室3的另一端设置反溶剂出口4，用于输出产品。

所述毛细喷射管1的喷嘴直径为10um～1000um。

一种制备均匀尺寸甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的方法，步骤如下：利用蠕动泵向毛细喷射管1中注入前驱体溶液，由毛细喷射管1向反应室3中喷射前驱体溶液。同时反溶剂通过蠕动泵从反溶剂入口2注入，并经过反溶剂通道进入反应室3中，为前驱体溶液提供结晶环境；反应产物由反溶剂出口4排出。由于毛细喷射管1的尺寸在微米级别，前驱体体的快速传质传热特性使得整个反应室3的晶体处于相似的成核与生长环境。而连续流动的反溶剂相和前驱液相保证了结晶合成过程的连续稳定，合成的钙钛矿纳米晶的尺寸均匀且无需任何提纯处理，产率为100％。

本实用新型的有益效果：本实用新型的装置充分利用微流体的高效传质传热的特性，克服了宏观批次式反应器的缺点，实现了尺寸均匀的甲胺铅卤钙钛矿纳米晶的直接合成，避免了传统制备提纯过程中的资源浪费和环境污染。同时本装置设计简洁，易于实现工业化，从而为大量生产高质量的甲胺铅卤钙钛矿纳米晶奠定了基础。

附图说明

图1为装置的功能组成示意图；

图2为用装置制备的经典的CH₃NH₃PbBr₃纳米晶的荧光发射光谱谱图；