[发明专利]一种二维杂化卤化物钙钛矿纳米片的制备方法

说明书

本发明的一种二维杂化卤化物钙钛矿纳米片的制备方法属于半导体纳米材料制备技术领域。将NAPH，PbCl₂,DMF，HBr和正辛胺在室温下搅拌混合，直到溶液澄清，形成钙钛矿前驱体溶液；在剧烈搅拌下将钙钛矿前驱体溶液迅速滴入正己烷中，并向体系中快速注入丙酮，搅拌2～12小时得到二维杂化卤化物钙钛矿纳米片。本发明通过改变反应时间和正辛胺配体用量实现了对合成形貌的调控，并且合成材料形貌均一，纯度较高，首次实现了该纳米片的合成，填补了此类材料合成技术的空缺，为其在发光材料领域的研究提供了条件。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料制备技术领域，特别涉及室温下一种制备高纯度纳米片及形貌调控的方法。

背景技术

有机-无机杂化金属卤化钙钛矿由于其优异的物理性能，在激光、发光二极管、铁电器件、太阳能电池和光探测器等领域有着广阔的应用前景。有趣的是，基于这些杂化钙钛矿的无机骨架的结构维数可以很容易地从一维调到三维，通过选择合适的有机铵离子，从而改变它们的光学和电学性能。其中，二维(2D)有机-无机杂化材料具有结构多样化、潮湿稳定性好等特点。此外，因为无机相邻层被有机阳离子分开，二维杂化钙钛矿具有理想的量子阱结构，载流子被限制在无机层状骨架中，使这些二维有机-无机杂化钙钛矿具有优异的光学性能。近年来，在一些二维有机-无机杂化层状钙钛矿中观测到宽带白光发射，这是钙钛矿的一个重要性质。白光发射二维钙钛矿在固态照明应用上吸引了人们的浓厚兴趣。二维钙钛矿具有加工简单、成本低、可调性高、颜色稳定性好等优点，是一种极具发展前景的单组分发光器件。

((C₁₁H₉NH₃)₂PbCl₄,(NAPH)₂PbCl₄))是一种二维有机无机杂化卤化物钙钛矿量子阱材料，因其减小的结构维度和电子维度，使其具有很强的量子陷域效应，其自陷态宽带发射使其具有冷白光性质，受到人们的广泛关注。((NAPH)₂PbCl₄))卤化物钙钛矿材料在固态照明，光探测器和数据存储等方面都有着潜在的应用。而与三维形貌相比，准二维钙钛矿纳米片具有更高的比表面积，并且在一个维度尺寸极小，有更强的量子限域。在实际应用过程中，不同形貌和尺寸大小对于((NAPH)₂PbCl₄))杂化卤化物钙钛矿的带隙大小有着重要的影响，通过带隙的调控，可以有效的实现(NAPH)₂PbCl₄)卤化物材料白光性能的调控。目前报道(NAPH)₂PbCl₄的合成都是块体的合成，主要是通过在二甲基甲酰胺中，以1:2的比例从氯化铅和2-萘甲基-氯化铵溶液中缓慢蒸发，生长出无色晶体。然而这种方法所制备的材料，尺寸大小和形貌均不可控。本申请通过在常温下，利用DMF溶解氯化物和盐，然后利用反溶剂法凝集沉降分离的方法合成纳米材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术存在的不足，提供一种易于操作且形貌可控的制备(NAPH)₂PbCl₄纳米片的方法。

本发明的技术方案如下：

一种二维杂化卤化物钙钛矿纳米片的制备方法，将NAPH(2-萘甲基-氯化铵)，PbCl₂,DMF(二甲基甲酰胺)，HBr和正辛胺在室温下搅拌混合，直到溶液澄清，形成钙钛矿前驱体溶液；在剧烈搅拌下将钙钛矿前驱体溶液迅速滴入正己烷中，并向体系中快速注入丙酮，搅拌2～12小时得到二维杂化卤化物钙钛矿纳米片；其中，每mmol PbCl₂使用2mmolNAPH，5mL DMF，5mL质量分数40％的HBr，26.5μL正辛胺，100mL正己烷，2mL丙酮。

作为优选，在向体系中快速注入丙酮后，搅拌12小时。