一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法技术

本发明专利技术提供的一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法，属于钙钛矿材料的制备技术领域，本发明专利技术通过选用短链酸性配体和双十二烷基胺制备尺寸均匀、晶格结构好的CsPbBr3钙钛矿纳米晶，再将CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液均匀分散在硅片基底，经过溶剂缓慢蒸发自组装获得CsPbBr3钙钛矿纳米棒结构。短链酸性配体具有的更低的结合能有利于缓慢蒸发时短链酸性配体的脱落，从而自组装获得CsPbBr3钙钛矿纳米棒。该方法获得的CsPbBr3钙钛矿纳米棒结构，制备工艺简单，制备的纳米棒稳定性好，荧光偏振性优异。振性优异。振性优异。

【技术实现步骤摘要】
一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿材料的制备
，具体涉及到一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法。

技术介绍

[0002]纳米材料是以在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1～100nm)的结构为基本单元构成的材料。纳米材料由于其尺寸效应展现出了不同于其他材料的特殊物理化学性质，例如表面效应，小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应等。钙钛矿纳米晶作为纳米材料的重要组成部分，近年来成为了研究的热点，其具有发光光谱可调、色域广、纯度高、荧光量子产率高、缺陷容忍度高等一系列的优异光电学性能，广泛应用于太阳能电池、LED发光二极管、光电探测器、激光等领域。
[0003]钙钛矿纳米晶的性能极大受限于其形貌特征，因此钙钛矿的形貌控制成为了钙钛矿领域的一个研究中心课题。与传统的纳米晶体相比，钙钛矿立方体组装出的钙钛矿纳米棒具有更大的光子吸收截面以及高的荧光偏振性，使其在偏振发光、LED发光二极管等应用领域表现出了更加优异的性能。然而，目前合成高质量的钙钛矿纳米棒的方法在很多方面有诸多限制：
[0004]1.钙钛矿纳米晶体作为离子化合物，其配体与钙钛矿动态交互，其阴阳离子以及配体间有很强的相互作用，通常在合成后需要进行配体洗涤或者配体互换，以减少钙钛矿纳米晶体间的空间位阻，使得纳米晶体结合产生纳米棒，上述操作过程复杂且不容易控制其生长速率，因此极大地限制了其形貌和尺寸的可控性。
[0005]2.合成过程中纳米棒生长速度过快会导致其表面以及体内产生大量的缺陷，限制其稳定性以及光电学性能。
[0006]3.配体洗涤的操作复杂，且需要严格地控制洗涤配体的数量，增加操作的复杂度。
[0007]综上所述，建立一种操作简单、稳定性好的高质量钙钛矿纳米棒的制备方法对于半导体材料的应用领域十分重要。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法，采用短链酸性配体和双十二烷基胺制备尺寸均匀、晶格结构好的CsPbBr3钙钛矿纳米晶，再将CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液均匀分散在硅片基底，经过溶剂缓慢蒸发自组装获得CsPbBr3钙钛矿纳米棒结构，制备工艺简单，制备的纳米棒稳定性好，荧光偏振性优异。
[0009]本专利技术具体技术方案如下：
[0010]一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]步骤1、称取碳酸铯(Cs2CO3)和铅源，随后加入十八烯(ODE)，再加入短链酸性配体、油酸(OA)和双十二烷基胺(DDDAm)，配制得到反应前驱体溶液；其中，Cs2CO3、铅源、短链酸性
配体、OA和DDDAm的摩尔比为1:3：(3～4):3:10；反应前驱体溶液中Cs2CO3的浓度为2.4～3.2g/L；
[0012]步骤2、将反应前驱体溶液置于可切换氮气与真空环境装置中以600～1000rpm的转速加热搅拌，首先在真空环境下将反应前驱体溶液加热至60℃，通入氮气；切换至真空条件，升温至90℃，通入氮气；再切换真空条件下升温至120℃，待Cs2CO3和铅源完全溶解，再次切换至氮气；其中通入氮气的目的是使反应体系处于氮气气氛，通过真空抽气抽出反应物在升温过程中产生的气体；
[0013]步骤3、在氮气环境下保持温度在110～120℃，注入与Cs2CO3的摩尔比为6：1的三甲基溴硅烷(TMSBr)，反应10s后将反应体系迅速降至室温，得到原始CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液；
[0014]步骤4、将原始CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液与乙酸乙酯(EAc)按照体积比为1：3的比例混合，在6000～8000rpm下离心1min，去除上清液，收集离心后的沉淀物，分散在甲苯中，然后在6000～8000rpm下离心1min，收集离心后的液体，得到CsPbBr3钙钛矿纳米晶的浓度为6～8g/L的纯CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液；
[0015]步骤5、将纯CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液均匀分散在硅基底上，在10～25℃、120Pa的真空条件下干燥20～30天以蒸发甲苯，得到CsPbBr3钙钛矿纳米棒。
[0016]进一步地，步骤1中所述短链酸性配体包括碳链长度为6～14的烃基。
[0017]进一步地，步骤1中所述短链酸性配体包括3
‑
环己基丙酸(ChAc)、4
‑
乙基环己烷甲酸(EhAc)或辛酸等。
[0018]进一步地，步骤1中所述铅源包括乙酸铅(Pb(Ac)2)、甲酸铅或草酸铅等。
[0019]进一步地，步骤1中采用环烷酸铅(Pb(NA)2)替代铅源和短链酸性配体，即Pb(NA)2既提供铅源，也提供短链酸性配体。
[0020]进一步地，步骤3中通过冰水浴将反应体系迅速降至室温。
[0021]进一步地，步骤5中纯CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液在硅基底上的分散量为50～120μL/cm2。
[0022]本专利技术的创新性为：
[0023]1、本专利技术提出了一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法，采用短链酸性配体和双十二烷基胺制备CsPbBr3钙钛矿纳米晶，再将CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液均匀分散在硅片基底，缓慢蒸发甲苯使得CsPbBr3钙钛矿纳米棒有足够的时间生长，离子充分迁移，从而自组装获得CsPbBr3钙钛矿纳米棒结构，制备工艺简单，纯度高，荧光偏振性优异，可应用于激光、光电探测器等领域；
[0024]2、本专利技术采用的短链酸性配体具有更低的结合能，有利于缓慢蒸发时短链酸性配体的脱落，从而自组装获得CsPbBr3钙钛矿纳米棒；
[0025]3、本专利技术选用空间位阻密度更均匀的双十二烷基胺制备CsPbBr3钙钛矿纳米晶，可提升长时间自组装过程中CsPbBr3钙钛矿纳米晶的稳定性，以及生成的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的稳定性；
[0026]4、优选地，采用环烷酸铅(Pb(NA)2)替代单独的铅源和短链酸性配体制备，可获得尺寸均匀更高的CsPbBr3钙钛矿纳米棒。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例3制得的CsPbBr3钙钛矿纳米晶的100nm标尺的TEM图；
[0028]图2为本专利技术实施例7制得的CsPbBr3钙钛矿纳米晶的TEM图；其中，(a)为50nm标尺的TEM图，(b)为10nm标尺的TEM图；
[0029]图3为本专利技术实施例7制得的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的TEM图；其中，(a)为200nm标尺的TEM图，(b)为10nm标尺的TEM图；
[0030]图4为本专利技术实施例7制得的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的尺寸分布统计图；
[0031]图5为本专利技术实施例7制得的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的荧光偏振性测试图；其中，(a)为CsPbBr3钙钛矿纳米棒与CsPbBr3钙钛矿纳米晶的荧光偏振度，(b)为CsPbBr3钙钛矿纳米棒的0～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简单高效的CsPbBr3钙钛矿纳米棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、称取Cs2CO3和铅源，随后加入ODE、短链酸性配体、OA和DDDAm，配制得到反应前驱体溶液；其中，Cs2CO3、铅源、短链酸性配体、OA和DDDAm的摩尔比为1:3：(3～4):3:10；反应前驱体溶液中Cs2CO3的浓度为2.4～3.2g/L；步骤2、将反应前驱体溶液置于可切换氮气与真空环境装置中以600～1000rpm的转速加热搅拌，首先在真空环境下将反应前驱体溶液加热至60℃，通入氮气；切换至真空条件，升温至90℃，通入氮气；再切换真空条件下升温至120℃，待Cs2CO3和铅源完全溶解，再次切换至氮气；步骤3、在氮气环境下保持110～120℃，注入与Cs2CO3的摩尔比为6：1的TMSBr，反应10s后将反应体系迅速降至室温，得到原始CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液；步骤4、将原始CsPbBr3钙钛矿纳米晶溶液与EAc按照1：3的体积比混合，在6000～8000rpm下离心1min，去除上清液，收集离心后的沉淀物，分散在甲苯中，然后在6000～8000rpm下离心1min，收集离心后的液体，得到浓度为6～8g/L的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明侦，郑昊，李发明，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：