[发明专利]Cs3

说明书

本发明公开了一种Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料以Ge‑Sb‑S硫系玻璃为基质并含有Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿，Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿以Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶形式均匀地分散在Ge‑Sb‑S硫系玻璃中，该陶瓷材料的摩尔组成按化学式表示为：(1‑2x‑y)GeS₂·ySb₂S₃·xCsBr·xHgBr₂，其中x＝0.05～0.2，y＝0.1～0.15；本发明陶瓷材料在0.5～11μm光谱范围内透明，拥有优异的透过窗口，具有良好的红外光学性能，是一种更高效、更稳定、更环保的钙钛矿光电材料；本发明制备方法操作简单，制备过程可控，稳定性高，适合规模化生产Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃陶瓷材料。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

钙钛矿材料具有迷人的光学和电学特性而引起人们的关注，特别是尺寸接近激子的玻尔半径的钙钛矿纳米晶材料具有优异的光电性能，如高荧光量子效率、可调的荧光光谱、窄的半峰宽和缺陷容忍度高等特性，被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、激光器和光电探测器等领域，是极具研究和应用价值的新一代光电半导体材料。然而，钙钛矿纳米晶材料，尤其是光电性能突出的铅卤钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl、Br、I)存在两大严重制约其广泛应用的问题：稳定性和毒害性问题。其中稳定性问题主要是由于钙钛矿材料的结构和组成特点而带来的本征问题，如遇水、光、氧气及热时，材料可能发生多晶型变换、水合、分解和氧化而降解；毒害性问题主要来源于金属毒性和纳米毒性，铅卤钙钛矿材料中的Pb元素是一种对生态环境和人类健康有害的重金属元素，此外，钙钛矿纳米晶材料由于纳米尺度下可能形成高表面电荷态以及由此而产生的自由基等，这些可对活细胞或生物系统产生毒害作用。因此，钙钛矿纳米晶材料的稳定性和毒性问题阻碍了其进一步应用和推广。

目前设计和研发光电性能优异、低毒性和高稳定性的钙钛矿纳米晶材料是该领域研究的重要方向。研究发现对钙钛矿纳米晶进行合理的表面钝化或包覆处理有助于提高材料整体稳定性，同时，使用低毒金属元素部分或全部替换Pb毒性元素能有效地解决铅卤钙钛矿毒害性问题。近年来，无铅的Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶避免了重金属铅元素的使用，同时又具有与铅卤钙钛矿相当的光电性能，高达46％的光致发光效率，410nm的发光峰是目前钙钛矿LED中较短的发光波长，目前成为最具研发潜力的蓝紫光用的理想候选材料之一。然而，目前报道Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶主要采用热注射法获得，该法需要很高的温度以及惰性的气氛，这不仅增加了制备成本，而且由于表面配体的特性，通常只能分散在非极性有机溶剂中，这限制了它在更多领域的应用，其光电性能和材料整体稳定性仍有待改善。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃陶瓷材料，该材料是更高效、更稳定和更环保的钙钛矿光电材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃陶瓷材料的制备方法，该制备方法操作简单，制备过程可控，稳定性高，适合规模化生产Cs₃Sb₂Br₉钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃陶瓷材料。