一种层状有机无机杂化钙钛矿晶体及其合成方法

摘要

一种层状有机无机杂化钙钛矿晶体，其制备方法为：将碘化亚铜和苯乙氨碘溶解于乙腈，然后滴加油酸，混合均匀，得到组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2的前驱体溶液，将前驱体溶液过滤，滤液置于室温下、空气中自由蒸发至干，得到所述层状有机无机杂化钙钛矿晶体；本发明制备周期短，可通过乙腈与油酸的体积比例调节晶体生长的时间，方法操作简单，对环境要求较低，所得有机无机杂化钙钛矿晶体在LED、激光器等光电器件领域具有良好的应用前景，简单廉价的制备方法对于晶体的商业化应用具有极大的潜力。

权利要求

1.一种层状有机无机杂化钙钛矿晶体，其特征在于，按如下方法制备得到：将碘化亚铜和苯乙胺碘溶解于乙腈，然后滴加油酸，混合均匀，得到组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2的前驱体溶液，将前驱体溶液过滤，滤液置于室温下、空气中自由蒸发至干，得到所述层状有机无机杂化钙钛矿晶体；

所述碘化亚铜和苯乙胺碘的物质的量之比为1：1。

2.如权利要求1所述层状有机无机杂化钙钛矿晶体，其特征在于，所述乙腈和油酸的体积比为2‑4：1。

3.如权利要求1所述层状有机无机杂化钙钛矿晶体，其特征在于，所述前驱体溶液中，C6H5CH2CH2NH3CuI2的浓度为0.05～0.2mol/L。

4.如权利要求1所述层状有机无机杂化钙钛矿晶体在光电器件中作为发光材料的应用。

说明书

一种层状有机无机杂化钙钛矿晶体及其合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型的不含铅的层状有机无机杂化钙钛矿晶体及其合成方法，所述层状有机无机杂化钙钛矿晶体可作为发光材料应用。

背景技术

[0002] 有机无机钙钛矿材料，在光伏器件、发光二极管、光电探测器等光电器件方面已经显示了优异的性能和强大的竞争力。钙钛矿材料具有优秀的成膜能力。迄今，有很多方法包
括旋涂法、真空气相沉积法、两步浸泡处理法等方法被用于制备钙钛矿多晶薄膜。单晶材料
通常被认为具有很低的缺陷密度和很长的载流子迁移距离，从而具有比多晶薄膜更优异的
光电性能。然而，由于有机、无机部分明显不同的物理化学性能，有机无机单晶材料的合成
常常面临巨大的挑战。

[0003] 与半导体工业上制备单晶材料常用的高温熔体冷却法比较，有机无机钙钛矿在高温下会发生化学分解。因此，有机无机钙钛矿晶体合成通常采用溶液中的晶体生长技术。目
前有机无机钙钛矿单晶合成的主要方法有晶种诱导生长法、过饱和溶液冷却法、反溶剂气
相辅助结晶法以及溶剂热法等。而且，目前报道的有机无机钙钛矿材料绝大部分是含铅的
钙钛矿晶体，铅毒性是制约钙钛矿材料实现应用的关键因素。

发明内容

[0004] 本发明目的在于提供一种新型不含铅的可作为发光材料的层状有机无机杂化钙钛矿晶体及其合成方法。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种层状有机无机杂化钙钛矿晶体，按如下方法制备得到：

[0007] 将碘化亚铜(CuI)和苯乙胺碘(C6H5CH2CH2NH3I)溶解于乙腈，然后滴加油酸，混合均匀，得到组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2的前驱体溶液，将前驱体溶液过滤(以除掉不溶解的部分
残渣)，滤液置于室温(20‑30℃)下、空气中自由蒸发至干(3‑7天)，得到所述层状有机无机
杂化钙钛矿晶体；

[0008] 所述碘化亚铜和苯乙胺碘的物质的量之比为1：1；

[0009] 所述乙腈和油酸的体积比为2‑4：1；

[0010] 所述前驱体溶液中，C6H5CH2CH2NH3CuI2的浓度为0.05～0.2mol/L。

[0011] 本发明制得的层状有机无机杂化钙钛矿晶体的化学组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2，该晶体具有良好的发光性能。

[0012] 相比于现有技术中的晶体生长方法，本发明方法制备周期短，且可以通过溶剂乙腈与油酸的体积比例调节晶体生长的时间。本发明方法操作简单，对环境要求较低，所得有
机无机杂化钙钛矿晶体在LED、激光器等光电器件领域具有良好的应用前景，简单廉价的制
备方法对于晶体的商业化应用具有极大的潜力。

附图说明

[0013] 图1实施例1制备的C6H5CH2CH2NH3CuI2晶体的光学显微图。

[0014] 图2实施例1制备的C6H5CH2CH2NH3CuI2晶体的XRD图。

[0015] 图3实施例1制备的C6H5CH2CH2NH3CuI2晶体的PL谱。

具体实施方式

[0016] 下面通过具体实施方对本发明进行进一步的说明和描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

[0017] 实施例1：

[0018] 将CuI(0.114g，0.6mmol)和C6H5CH2CH2NH3I(0.15g，0.6mmol)加入到4ml乙腈中，待其完全溶解后再滴加2ml油酸使其充分混合震荡，得到组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2的前驱体溶
液。将前驱体溶液过滤后放入干净的20ml样品瓶中，置于室温下让其自由蒸发至干，得到层
状有机无机杂化钙钛矿C6H5CH2CH2NH3CuI2晶体。

[0019] 实施例2：

[0020] 将CuI(0.114g，0.6mmol)和C6H5CH2CH2NH3I(0.15g，0.6mmol)加入到4ml乙腈中，待其完全溶解后再滴加1.5ml油酸使其充分混合震荡，得到组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2的前驱体
溶液。将前驱体溶液过滤后放入干净的20ml样品瓶中，置于室温下让其自由蒸发至干，得到
层状有机无机杂化钙钛矿C6H5CH2CH2NH3CuI2晶体。

[0021] 实施例3：

[0022] 将CuI(0.114g，0.6mmol)和C6H5CH2CH2NH3I(0.15g，0.6mmol)加入到4ml乙腈中，待其完全溶解后再滴加1ml油酸使其充分混合震荡，得到组成为C6H5CH2CH2NH3CuI2的前驱体溶
液，将前驱体溶液过滤后放入干净的20ml样品瓶中，置于室温下让其自由蒸发至干，得到层
状有机无机杂化钙钛矿C6H5CH2CH2NH3CuI2晶体。

[0023] 与当前广泛报道的含铅卤化物钙钛矿比较，本发明报道的铜基卤化物钙钛矿具有无毒、绿色环保的特点，它的优良发光特性将使它具有取代铅基钙钛矿在太阳能电池、LED
等光电器件上的重要应用潜力。