[发明专利]一种卤化物钙钛矿图案化组装的方法及其应用

说明书

本发明涉及纳米材料，属于材料学领域。一种卤化物钙钛矿图案化组装的方法，步骤包括，将液态的油酸铯盐/油胺加入到包含手性诱导分子、溴化铅的油酸/油胺溶液中瞬时反应后，冷却使之结晶、纯化获得卤化物钙钛矿纳米晶体。该方法通过不同构象手性分子与钙钛矿表面的油酸对映选择性相互作用诱导钙钛矿材料产生二维自组装的效应，使手性分子BINP表面的手性氨基官能团与油酸油胺能形成氢键，从而实现钙钛矿纳米晶的图案化三维自组装策略。该方法在确保将钙钛矿纳米晶粒规则、均一的生成的同时，利用晶粒各向异性与手性分子组合体系下吉布斯自由能的稳态平衡，驱动诱导钙钛矿材料产生高度有序的三维自组装效果。

技术领域

本发明涉及纳米材料化学，尤其涉及一种卤化物钙钛矿图案化组装的方法及其应用。

背景技术

近年来，随着杂化钙钛矿材料被报道以来，由于其高量子产率、优异的光电特性、纳米结构合成可控性以及后续应用优异的性能，被广泛应用在太阳能电池、光电探测器件以及催化传感等方面。

钙钛矿材料发光特性与微观纳米晶粒的结构对称性、晶粒间自组装的有序性存在直接的关联性，现有技术中或选择优化钙钛矿纳米晶粒的结构对称性，或选择优化钙钛矿纳米晶粒微观自组装的有序性。前者通过优化钙钛矿纳米晶粒结构对称性的调控，但受限于晶粒微观的各向异性，仍然难以在更窄范围内对纳米晶体的尺寸进行精细调控，在钙钛矿材料各方面性能的改进中仍由诸多实际应用的限制；后者通过优化钙钛矿纳米晶粒彼此之间的微观自组装有序性，提升钙钛矿纳米材料整体性的性能参数，但受限于微观自组装难以对各个晶粒的各向异性进行旋转调节，导致宏观性质改进不明显。

因此，如何调控钙钛矿纳米晶粒微观结构对称性、宏观自组装的高度有序性，是目前提升钙钛矿纳米晶体材料应用范围的难点，也是实现钙钛矿纳米晶体走向商业化的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种卤化物钙钛矿图案化组装的方法及其应用，该方法基于纳米晶体生长机制与自组装驱动的热力学机制，利用不同构象手性分子与钙钛矿表面的油酸对映选择性相互作用诱导钙钛矿材料产生二维自组装的效果，使手性分子BINP表面的手性官能团与油酸油胺能形成氢键，从而实现钙钛矿纳米晶的图案化三维自组装、与晶粒对称性生长的目的。

技术方案

一种卤化物钙钛矿图案化组装的方法，步骤包括，

步骤I.配置液态的油酸铯盐/油胺溶液；

步骤II.配置溶解溴化铅、手性调控分子的油酸/油胺溶液；

步骤III.将液态的油酸铯盐/油胺加入到包含手性诱导分子、溴化铅的油酸/油胺溶液中瞬时反应后，冷却使之结晶、纯化获得卤化物钙钛矿纳米晶体。

进一步，所述步骤I包括，将碳酸铯、油酸与油胺混合后，加热反应获得液态的油酸铯盐/油胺溶液；所述反应温度为115～125℃，待反应溶液水分蒸发以后，油浴温度设为140～160℃，加热至碳酸铯完全溶解，随后保持在95～110℃内。

进一步，所述步骤I的液态的油酸铯盐/油胺溶液中，添加的碳酸铯的量为0.017～0.021g/ml；

进一步，步骤II中所述手性调控分子为R或S构型的联萘二胺(缩写为：BINP)。

进一步，步骤II中所述手性调控分子R或S构型的联萘二胺的浓度范围为0.0023g/ml～0.0115g/ml，所述溴离子与R或S构型的联萘二胺的摩尔比为1：1～5：1；

进一步，步骤II中的油酸/油胺溶液中还包含1-十八烯；

进一步，步骤II具体步骤包括，向反应器中加入1-十八烯、溴化铅与R或S构型的联萘二胺溶液，油浴加热条件为115～125℃，待其反应干燥以后，加入油酸、油胺溶液，保护气氛下加热溶解。