[发明专利]Cs3

说明书

本发明属于类钙钛矿纳米晶技术领域，公开了一种Cs₃Cu₂X₅纳米晶的制备方法及产物，其中制备方法是通过向热注入法制备Cs₃Cu₂X₅纳米晶的前驱液中额外引入卤化铟InX₃或卤化锌ZnX₂，利用热注入法制备纳米晶的工艺制备得到Cs₃Cu₂X₅纳米晶，其中X选自Cl、Br、I。本发明通过对纳米晶制备方法中关键的调控纳米晶生长的前驱物进行改进，以卤化铟或卤化锌作为前驱物中的添加剂，配合以铜元素作为铅元素的替代物，完成无铅金属卤化物发光纳米晶的制备，本发明制备过程易于实现，成本低，同时还能够解决含铅卤素钙钛矿纳米晶存在的缺陷。

技术领域

本发明属于类钙钛矿纳米晶纳米材料制备领域，更具体地，涉及一种 Cs₃Cu₂X₅(X＝Cl、Br、I)纳米晶的制备方法及产物，通过抑制全无机金属卤化物纳米晶生长的方式，能够制得类钙钛矿纳米晶纳米材料，且不含毒性元素铅。

背景技术

近几年，科研人员对含铅卤素钙钛矿纳米晶的研究已经取得突破性的进展，包括有机-无机金属卤素钙钛矿纳米晶、如MAPbBr₃(MA为甲胺)，全无机金属卤素钙钛矿纳米晶，如CsPbBr₃等。由于含铅卤素钙钛矿纳米晶具有很多优异的性质：如具有很高的发光量子效率(PLQY)，目前报道的最高量子产率可以达到100％，发光谱具有窄的半高峰宽(FHWM)，很高的缺陷容忍度，而且可以通过调节卤素成分，可使发射光谱覆盖整个可见光范围，以及低成本溶液工艺合成等优点。但是由于全无机铅卤素钙钛矿纳米晶的斯托克斯位移很小，导致该类纳米晶存在严重的自吸收现象，大大减小了光耦合输出效率，最为致命的是由于含有毒性元素铅，会对环境造成污染，并且铅元素会在人体内累积，会导致人体中毒。因此阻止了含铅卤素钙钛矿纳米晶的商业化应用。

所以，人们在探索铅的取代物，例如，用锡(Sn)取代铅，合成的CsSnX₃纳米晶，由于二价的锡在空气中很容易被氧化成四价的，故CsSnX₃纳米晶在空气中极不稳定，同时，CsSnX₃纳米晶的发光量子效率只有0.14％。用铋(Bi)取代铅，合成的Cs₃Bi₂Br₉纳米晶，发光量子效率略有提升，也只有12％。用锑(Sb)取代铅，合成Cs₃Sb₃X₉纳米晶，虽然发光量子效率较高为46％，但发光量子效率仍远远低于含铅卤素钙钛矿纳米晶的100％。

用一价铜元素(Cu)取代铅，合成的Cs₃Cu₂I₅纳米晶，因其晶格结构与全无机铅卤素钙钛矿的八面体结构不同，只是化学式类似，故称为类钙钛矿结构。

Cs₃Cu₂X₅属于零维电子结构，孤立的[Cu₂X₅]^3-结构(一个四面体结构与一个三角形结构共享一个边)被周围的Cs⁺原子包围，形成独特的零维结构。这种零维结构会导致此种材料具有很强的量子限域效应，光激发产生的电子空穴对被强烈的限域在孤立的[Cu₂X₅]^3-结构内，不易分离，因此具有很大的概率发生辐射复合。同时这种材料的发光机理属于自限域激子(STEs) 发光，因此具有以下特点：合成的Cs₃Cu₂X₅纳米晶具有很大的斯托克斯位移，几乎不存在自吸收，做成薄膜后有利于提高光耦合输出效率。同时具有较长的载流子寿命，较宽的半高峰宽。

发明内容