[发明专利]一种非注入一步法合成无机钙钛矿纳米晶的制备方法

说明书

本发明公开了一种非注入一步法合成无机钙钛矿纳米晶的制备方法。将一价金属阳离子化合物、卤化物BX₂、配体、弱极性或者无极性有机溶剂、诱导剂混合，连续超声或者搅拌，无需前体注入，即可制得无机钙钛矿纳米晶，经分离提纯干燥后可得到大批量粉末样品，易于存储及运输。该制备方法简单、成本低、反应及成核过程可控，通过调整配体、诱导剂、反应时间、反应温度等均可精确改变纳米晶的形貌，实现对无机钙钛矿纳米晶性能的调控，具有极高的应用价值。特别是，通过控制诱导剂的添加量可获得在水中良好分散且稳定的无机钙钛矿纳米晶，极大提高了纳米晶的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种非注入一步法合成无机钙钛矿纳米晶的制备方法，属于钙钛矿纳米晶合成技术领域。

背景技术

近年来，无机钙钛矿纳米晶作为一种新型的半导体材料和高效的可调色光源，在发光器件、显示器等领域得到了广泛的应用。为满足各种应用需求，制备出高稳定性、形貌可控的无机钙钛矿纳米晶显得尤为重要。

自2015年首次报道全无机钙钛矿纳米晶合成以来，人们一直致力于研究稳定、可重复的合成方法制备高质量的无机钙钛矿纳米晶。无机钙钛矿纳米晶的主要合成方法有：Kovalenko等人提出的热注入法（Protesescu L, Yakunin S, Bodnarchuk M I, et al.2015 Nano Lett. 15 3692）和Zeng等人（Li X, Wu Y, Zhang S, et al. 2016 Adv.Funct. Mater. 26 2435）提出的过饱和再结晶法，但这些方法的缺点是当前驱体注入时，由于无机钙钛矿纳米晶的离子性，导致纳米晶的快速（几秒钟内）成核和生长。同时，前驱体注入、热梯度或溶剂环境引起的无机钙钛矿纳米晶的变化，给结晶动力学带来了更多的变量，使得精确的控制纳米晶的形成过程变得困难。

我们报道了一种新的非注入、室温、一步法合成全无机钙钛矿纳米晶的制备方法，该反应变量少、时间可控，通过调整一价金属阳离子与二价阳离子的比例、配体的加入量和溶剂的极性、反应温度、反应时间等，可精确的控制纳米晶的形成过程。制备出的钙钛矿纳米晶具有很好的分散性和稳定性。该制备方法操作简单、成本低廉、易于大规模生产，因此，本发明具有非常重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非注入、一步法合成无机钙钛矿纳米晶的制备方法，制得的胶体溶液经分离提纯干燥后即可得到大批量粉末样品，产率高，易于存储及运输。该制备方法简单、反应条件不苛刻、成本低，反应时间可控。通过调整不同的配体、有机溶剂、反应时间、反应温度均可精确改变金属卤化物无机钙钛矿纳米晶的形貌，实现对金属卤化物无机钙钛矿纳米晶性能的调控。特别是，通过控制诱导剂的添加量可获得在水中良好分散且稳定的无机钙钛矿纳米晶，极大提高了无机钙钛矿纳米晶的稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种非注入、一步法合成无机钙钛矿纳米晶的制备方法，制备步骤如下:

步骤1，将一价金属阳离子化合物、卤化物BX₂、配体、弱极性或无极性有机溶剂、诱导剂混合，连续超声或者搅拌，即可制得金属卤化物无机钙钛矿纳米晶的胶体溶液；

步骤2，将步骤1所得的胶体溶液在8000～16000 r／min下离心5～10 min、弃去清液后，在25～80℃真空干燥箱中干燥6～8小时后即可得到金属卤化物无机钙钛矿纳米晶粉末。

步骤1中，所述的一价阳离子化合物为碳酸铯、碳酸铷、醋酸铯、醋酸铷、油酸铯、溴化铯、溴化铷中的一种或多种。

步骤1中，所述的卤化物BX₂，B为铅、锡、锰中的一种，X为氯、溴、碘中的一种或任意两种组合。