[发明专利]一类具有增强荧光量子产率的氨基酸修饰Cs3Cu2I5钙钛矿材料

说明书

本发明涉及一类氨基酸修饰Cssubgt;3/subgt;Cusubgt;2/subgt;Isubgt;5/subgt;钙钛矿材料及其制备方法，所述氨基酸为L‑瓜氨酸、L‑组氨酸和5‑氨基戊酸。本发明基于简单的球磨法，将一定量的氨基酸与Cssubgt;3/subgt;Cusubgt;2/subgt;Isubgt;5/subgt;钙钛矿进行混合研磨成功合成了氨基酸修饰Cssubgt;3/subgt;Cusubgt;2/subgt;Isubgt;5/subgt;钙钛矿，成本低，在空气环境下即可获得。首先，由于有机小分子与钙钛矿的相互作用，上述三种氨基酸能够有效钝化Cssubgt;3/subgt;Cusubgt;2/subgt;Isubgt;5/subgt;钙钛矿的缺陷，抑制载流子的非辐射复合，同时不会改变Cssubgt;3/subgt;Cusubgt;2/subgt;Isubgt;5/subgt;的晶体结构；其次，氨基酸的加入有效提升了Cssubgt;3/subgt;Cusubgt;2/subgt;Isubgt;5/subgt;的荧光性能；最后，本发明采用无溶液污染物产生的球磨法，并且所使用到的原料均为无铅无毒材料，符合绿色环保的理念。

技术领域

本发明属于光电显示材料技术领域，特别涉及一类具有增强荧光量子产率的氨基酸修饰Cs₃Cu₂I₅钙钛矿材料的制备。

背景技术

随着经济与社会的日益发展，人们对能源的需求量逐年增加，但以石油天然气等传统化石能源为主的能源模式存在诸多问题，主要存在储量有限及易造成环境污染的缺点。在过去十几年，人类开始寻找绿色、可持续的能源，以替代传统的化石能源。水热、地热、潮汐、风能、太阳能等可再生能源成为能源危机的救星，尤其是太阳能，被认为是最有前途的绿色可再生能源。而如何开发太阳能成为研究之重，由此，能吸收太阳能，具有光电效应的钙钛矿材料应运而生。

钙钛矿材料是一类具有高载流子迁移率、带隙可调、吸收系数良好等优异光学和电学特性的材料，目前多运用于太阳能电池、激光器、二极管、光电探测器等领域，极具应用潜力。但目前常用的钙钛矿多是基于稳定性不良并带有固有毒性的铅基钙钛矿，基于可持续发展和减少环境污染考虑，研究者们将目光转向无铅钙钛矿。Cs₃Cu₂I₅钙钛矿是一种绿色铜基钙钛矿，但在器件应用上存在荧光效率不够高，内在缺陷较多的不足。因此，本发明开发了一类安全环保氨基酸修饰Cs₃Cu₂I₅钙钛矿，可有效钝化缺陷，提升荧光效率，有效提升光电性能，同时氨基酸的加入不会改变原有的晶体结构。本发明选用的氨基酸为L-瓜氨酸、L-组氨酸和5-氨基戊酸，并以结构不同的L-谷氨酸作为对比例，以突出显示本发明选用的三种氨基酸的增强效果。氨基酸普遍由一个氨基、一个羧基以及一个R基组成，R基的不同造成了氨基酸各种各样的结构。L-瓜氨酸的R基为酰胺基团，L-组氨酸则有一个环状咪唑基团，5-氨基戊酸在于其烃基碳链结构，L-谷氨酸则是带有双羧基结构。本发明主要探索不同的官能团对钙钛矿性能的影响，将氨基酸应用于铜基钙钛矿将是一种全新的方法。此外，该类材料是基于机械化学法的球磨法制备而成，绿色环保，避免使用溶剂，方便快捷，能提供产率高、成本低的纯相产品，符合可持续发展的理念。

发明内容

本发明的主要内容是通过球磨法合成一种荧光增强、高量子产率且无毒的氨基酸修饰Cs₃Cu₂I₅钙钛矿，其中所述氨基酸为L-瓜氨酸、L-组氨酸和5-氨基戊酸。由于有机小分子与钙钛矿的相互作用，上述三种氨基酸能够有效钝化Cs₃Cu₂I₅钙钛矿的缺陷，抑制载流子的非辐射复合，同时不会改变Cs₃Cu₂I₅的晶体结构。

一类具有增强荧光量子产率的氨基酸修饰Cs₃Cu₂I₅钙钛矿材料的制备，主要采用以下技术方案：