一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纸负载有机‑无机钙钛矿微晶的制备方法。该方法包括步骤：将碳纸进行表面处理以改善表面亲水状态；将原料A、原料B混合溶于溶剂中，密封搅拌形成均匀澄清的前驱体溶液，所述原料A为PbX2，原料B为CH3NH3X，其中X＝Cl，Br和I中的任一种；将所述前驱体溶液过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；将所述容器放入加热装置中，逐步提高加热温度至50‑100℃后保温；将负载有机‑无机钙钛矿微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。本发明专利技术可以在较低的温度制备出碳纸负载的有机‑无机钙钛矿单晶材料。本发明专利技术设备简单，工艺简单，具有广阔的应用前景。

Preparation of Organic-Inorganic Perovskite Microcrystals Supported on Carbon Paper

【技术实现步骤摘要】
一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法
本专利技术属于光电材料制备领域，具体是涉及一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法。
技术介绍
有机-无机钙钛矿材料凭借其良好的光电性能被广泛用于太阳能电池、光电探测、激光等领域。除了制备多种结构和组分的有机-无机钙钛矿纳米线、量子点等纳米材料和结晶质量高的大尺寸钙钛矿单晶外，如何制备均匀、致密且晶粒尺寸大的薄膜一直是目前的研究热点，对其光电功能的实现也非常重要。目前已经可以利用一步溶液旋涂法、两步法、蒸镀法等将有机-无机钙钛矿薄膜材料制备在ITO(氧化铟锡)玻璃、FTO(氧化氟锡)玻璃等衬底上。一步溶液旋涂法是将有机-无机钙钛矿前驱体溶液旋涂沉积在衬底上，然后通过加热促进前驱体向钙钛矿晶体的转化，溶剂挥发和钙钛矿晶化的过程同时进行。两步法将旋涂完PbX2的衬底浸入到CH3NH3X(X＝Cl，Br和I中的任一种)溶液中一段时间后取出，再通过加热促进钙钛矿的晶化。由于反应时间短，溶剂挥发迅速，导致钙钛矿晶体大小不均匀，薄膜中容易残留针孔。目前很多研究利用不同的方法获得由大晶粒组成的无孔洞龟壳状的致密薄膜。蒸镀法是将CH3NH3X和PbX2通过双源共蒸或者交替沉积的办法沉积在衬底上获得晶化良好且覆盖率高的钙钛矿薄膜，但需要使用昂贵的真空设备。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将碳纸进行表面处理以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂中，密封搅拌形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbX2，原料B为CH3NH3X，其中X＝Cl，Br和I中的任一种；步骤3：将所述前驱体溶液过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置中，逐步提高加热温度至50-100℃后保温；步骤5：将负载有机-无机钙钛矿微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。进一步的技术方案：步骤1中所述表面处理方法包括使用强酸浸泡或热处理。进一步的技术方案：步骤2中所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或γ-丁内酯。进一步的技术方案：步骤2中所述原料A与原料B的摩尔比为1:(1-1.3)。进一步的技术方案：步骤4中所述加热装置的升温速率为2-5℃/天。进一步的技术方案：步骤4中所述保温的时间为2-5天。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术可以在较低的温度(低于100℃)制备出碳纸负载的有机-无机钙钛矿单晶材料。本专利技术设备简单，工艺简单。本专利技术所述碳纸为价格低廉且电阻很小的柔性衬底，将具有优异光电性能的有机-无机钙钛矿材料负载在碳纸上，从而可以将有机-无机钙钛矿材料在光照等环境下产生的电子快速导出，因此具有广阔的应用前景。(2)本专利技术首先将碳纸通过酸处理或者加热使其表面改性成亲水状态后，放入配置好的有机-无机钙钛矿生长溶液中。利用有机-无机钙钛矿材料在特定的溶剂中的溶解度随温度升高而降低的原理使其在碳纸纤维上形核结晶析出，最终均匀负载到高导电性柔性碳纸上。通过缓慢升温及最终的保温过程，可以有效控制有机-无机钙钛矿微晶的生长，不会出现在碳纸纤维上某些地方大量析出造成堆积以及某些地方微晶过度生长的情况。利用本专利技术制备的有机-无机钙钛矿微晶与碳纸结合力强，且具有较大的表面积、良好的导电性和稳定性等优点。(3)本专利技术实现在碳纸上负载大小均匀、无明显团聚的有机-无机钙钛矿微晶。利用本专利技术所描述的方法将有机-无机钙钛矿材料负载到高导电性的碳纸上，可有效扩大它们在太阳电池、传感器、探测器等光电器件中的应用。附图说明图1是本专利技术提供的碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶制备方法示意图。图2是碳纸负载CH3NH3PbBr3微晶的扫描电子显微镜照片(实施例1)。图3是碳纸负载CH3NH3PbBr3微晶的X射线衍射结果(实施例2)。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法做出更为具体的说明：实施例1步骤1：将碳纸在硫酸(98％)和硝酸(65％)混合溶液(体积比3:1)中，60℃浸泡1小时以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂γ-丁内酯中，密封搅拌12小时形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbBr2，原料B为CH3NH3Br，原料A与原料B的摩尔比为1:1；步骤3：将所述前驱体溶液利用聚四氟乙烯过滤器过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置(烘箱或热台)中，以2℃/天的升温速率从室温逐步提高加热温度至60℃后保温3天；在加热过程中随着温度逐渐提高，有机-无机钙钛矿微晶逐渐在碳纸上析出、长大；步骤5：将负载有机-无机钙钛矿材料CH3NH3PbBr3微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。实施例2步骤1：将碳纸进行空气中400℃处理16小时，以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂γ-丁内酯中，密封搅拌12小时形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbBr2，原料B为CH3NH3Br，原料A与原料B的摩尔比为1:1；步骤3：将所述前驱体溶液利用聚四氟乙烯过滤器过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置(烘箱或热台)中，以2℃/天的升温速率从室温逐步提高加热温度至60℃后保温2天；步骤5：将负载CH3NH3PbBr3微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。实施例3步骤1：将碳纸在硫酸(98％)和硝酸(65％)混合溶液(体积比3:1)中，60℃浸泡1小时以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂γ-丁内酯中，密封搅拌12小时形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbCl2，原料B为CH3NH3Cl，原料A与原料B的摩尔比为1:1.3；步骤3：将所述前驱体溶液利用聚四氟乙烯过滤器过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置(烘箱或热台)中，以5℃/天的升温速率从室温逐步提高加热温度至50℃后保温5天；在加热过程中随着温度逐渐提高，有机-无机钙钛矿微晶逐渐在碳纸上析出、长大；步骤5：将负载CH3NH3PbCl3微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。实施例4步骤1：将碳纸在硫酸(98％)和硝酸(65％)混合溶液(体积比3:1)中，60℃浸泡1小时以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，密封搅拌12小时形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbI2，原料B为CH3NH3I，原料A与原料B的摩尔比为1:1.2；步骤3：将所述前驱体溶液利用聚四氟乙烯过滤器过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置(烘箱或热台)中，以3℃/天的升温速率从室温逐步提高加热温度至100℃后保温4天；在加热过程中随着温度逐渐提高，有机-无机钙钛矿微晶逐渐在碳纸上析出、长大；步骤5：将负载CH3NH3PbI3微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纸负载有机‑无机钙钛矿微晶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将碳纸进行表面处理以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂中，密封搅拌形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbX2，原料B为CH3NH3X，其中X＝Cl，Br和I中的任一种；步骤3：将所述前驱体溶液过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置中，逐步提高加热温度至50‑100℃后保温；步骤5：将负载有机‑无机钙钛矿微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。

【技术特征摘要】
1.一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将碳纸进行表面处理以改善表面亲水状态；步骤2：将原料A、原料B混合溶于溶剂中，密封搅拌形成均匀澄清的前驱体溶液；所述原料A为PbX2，原料B为CH3NH3X，其中X＝Cl，Br和I中的任一种；步骤3：将所述前驱体溶液过滤后与碳纸一同装入容器中密封，所述碳纸置于前驱体溶液内；步骤4：将所述容器放入加热装置中，逐步提高加热温度至50-100℃后保温；步骤5：将负载有机-无机钙钛矿微晶的碳纸从前驱体溶液中取出，用滤纸吸去表面残留溶液，完成制备。2.如权利要求1所述的碳纸负载有机-无机钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：董伟伟，丁益，李海斌，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34