[发明专利]一种钙钛矿CsPbX3

说明书

本发明公开一种钙钛矿CsPbXsubgt;3/subgt;纳米晶及其制备方法和应用。该制备方法包括：在惰性氛围下，加热具有等效化学计量比的金属卤化物APbXsubgt;3/subgt;前驱体溶液，其中A为H和/或DMA离子，X为一种或多种卤素，加入铯前驱体溶液到混合溶液中，进行反应并迅速冷却，得到CsPbXsubgt;3/subgt;纳米晶。采用易制备、易保存的APbXsubgt;3/subgt;化合物作为铅和卤素源，合成的CsPbXsubgt;3/subgt;纳米晶缺陷少，避免了卤素缺陷导致钙钛矿结构受光、热、氧和水的影响而降解，展现了优异的物化稳定性，并且进一步提高纳米晶的发光效率。该方法原料便宜易得、制备简单，得到的纳米晶更稳定、实验重现性好，适合工业化推广制备。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿CsPbX₃纳米晶及其制备方法和应用。

背景技术

全无机铅卤钙钛矿(CsPbX₃，X＝Cl，Br，I)纳米晶因具有高荧光量子产率(～90％)、窄发射带宽(12-42nm)、发光波长覆盖整个可见光谱(400-700nm)和低成本溶液制备等优点，在太阳能电池、发光二极管、光电探测器和激光器等领域发展迅速，掀起了研究热潮。目前，合成CsPbX₃的方法主要有两大类：热注入法和配体辅助共沉淀法。然而在钙钛矿纳米晶现有制备方法中，广泛使用卤化铅(即PbX₂，X＝Cl，Br，I)作为铅和卤素的共同来源，导致铅和卤素化学计量比与目标产物不匹配。根据离子反应方程2Cs⁺+3PbX₂＝2CsPbX₃+Pb²⁺，制备的钙钛矿纳米晶表面存在非配位的铅离子。因此，大量的卤素空位缺陷聚集在非化学计量比纳米晶表面，对纳米晶相稳定性和发光性能都非常不利。这些缺陷，一方面充当电子陷阱，引起非辐射跃迁损失；另一方面，卤素空位缺陷在光激发下作为超氧化物物种形成位点，诱导晶体结构降解，最终导致产品的稳定性和发光性能较差，因而限制了其应用的进一步拓展。因此，提高铅卤钙钛矿材料的稳定性对于其广泛的应用尤为重要。另外，现有制备方法中，对PbX₂前驱体纯度、保存条件要求相当苛刻，导致纳米晶合成的重现性较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种无机钙钛矿CsPbX₃纳米晶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：在惰性氛围下，铯前驱体溶液与具有等效化学计量比的金属卤化物APbX₃前驱体热溶液，进行反应并迅速冷却、沉淀，得到所述CsPbX₃纳米晶；

其中，所述APbX₃中的A为H和/或二甲基胺(DMA)离子；所述APbX₃和CsPbX₃中的X为Cl，Br和/或I。

其中，所述具有等效化学计量比的金属卤化物APbX₃作为铅和卤素源。所述“等效化学计量比”指的是金属卤化物APbX₃与产物CsPbX₃的Pb/X摩尔比皆为1:3。

根据本发明的实施方案，所述铯前驱体溶液和/或APbX₃前驱体热溶液中含有脂肪酸、脂肪胺和/或十八烯。例如，所述脂肪酸可以选自花生四烯酸、硬脂酸、油酸、棕榈酸、癸酸和辛酸等中的至少一种，优选为油酸；例如，所述脂肪胺可以选自油胺、十六胺、十四胺、十二胺和辛胺等中的至少一种，优选为油胺。

根据本发明的实施方案，所述惰性氛围为无氧气氛，例如为氮气、氦气或氩气氛围，优选为氮气。

根据本发明的实施方案，将所述铯前驱体溶液快速注入到所述APbX₃前驱体溶液中。

根据本发明的实施方案，所述APbX₃前驱体热溶液的温度为50-250℃，例如90-200℃，优选100-180℃，示例性为100℃。