硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法

摘要

本发明适用于纳米发光材料制备技术领域，提供了硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，包括以下步骤：把十八烯、油酸以及碳酸铯放在50mL的三颈瓶中，在惰性气体氛围下加热到120℃，并且搅拌至溶液溶解，得到前驱体溶液；将碘化铅、硝酸盐、油酸以及油胺加入到装有十八烯的三颈瓶中，并抽气，之后通入惰性气体，加热到120℃，搅拌得到澄清透明的溶液；升温至170℃，取的前驱体注入到透明溶液里；保持温度在170℃后，快速用冰水浴冷却到室温，接着将步骤三中的混合溶液离心分散到非极性溶剂中，得到CsPbI3纳米晶。此方法操作简单，耗时少，耗能低，具有较高开发价值。

权利要求

1.硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：把十八烯、油酸以及碳酸铯放在50mL的三颈瓶中，在惰性气体氛围下加热到120℃，并且搅拌至溶液溶解，得到前驱体溶液；

步骤2：将碘化铅、硝酸钙、油酸以及油胺加入到装有十八烯的三颈瓶中，并抽气，之后通入惰性气体，加热到120℃，搅拌得到澄清透明的溶液；

步骤3：升温至170℃，取步骤1中的前驱体注入到步骤2中的透明溶液里；

步骤4：保持温度在170℃后，快速用冰水浴冷却到室温，接着将步骤三中的混合溶液离心分散到非极性溶剂中，得到CsPbI3纳米晶；

所述步骤中1中，十八烯和油酸的体积比为10:1，碳酸铯的浓度为0.04g/mL；

所述步骤2中，十八烯、油酸以及油胺的体积比为5:1:1，硝酸钙和碘化铅的摩尔比为(0.2‑1):1；

所述步骤3中前驱体与透明溶液的体积比为1:14；

所述步骤2中，通入的惰性气体为N2，搅拌时间为30min；

所述步骤4中，前驱体注入到透明溶液里，在170℃温度下，保持时间为20秒。

2.根据权利要求1所述的硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，其特征在于，所述步骤中1中，搅拌转速为800r/min，搅拌时间为40min。

3.根据权利要求1所述的硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，离心转速为8000‑10000r/min，所述非极性溶剂为环己烷。

说明书

硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米发光材料制备技术领域，具体是硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法。

背景技术

[0002] 铯铅卤化物钙钛矿(CsPbX3，X＝Cl，Br，I)作为一种新的半导体发光材料，具有优异的光电性能，如高光致发光量子产率(PLQYs)，可调节带隙和优异的光电传输性能所引起的广泛关注。其中，立方相CsPbI3(α‑CsPbI3)纳米晶(NCs)由于其具有小的载流子有效质量和窄的直接带隙引起了人们极大关注。然而，它们的高相稳定温度(超过320℃)大大限制了它们的实际应用。当α‑CsPbI3钙钛矿暴露在常规环境条件下时，很容易相变形成非光活性的非钙钛矿。因此，制备高效稳定的α‑CsPbI3具有重要意义。

[0003] 目前，对于α‑CsPbI3合成的研究工作不多，且缺少关于硝酸钙钝化的高效稳定α‑CsPbI3的报道。因此，针对以上现状，迫切需要提供硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的在于提供硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法。

[0005] 本发明实施例是这样实现的，硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

[0006] 步骤1：把一定量的十八烯、油酸以及碳酸铯放在50mL的三颈瓶中，在惰性气体氛围下加热到120℃，并且搅拌至溶液溶解，得到前驱体溶液；

[0007] 步骤2：将碘化铅和硝酸盐加入到装有十八烯的三颈瓶中，并抽气，之后通入惰性气体，加热到120℃时加入一定量的油酸和油胺，搅拌一段时间得到澄清透明的溶液；

[0008] 步骤3：升温至170℃，取一定的步骤1中的前驱体注入到步骤2中的透明溶液里；

[0009] 步骤4：在170℃下保持20秒，并且快速用冰水浴冷却到室温，接着将步骤3中的混合溶液离心分散到非极性溶剂中，得到CsPbI3纳米晶。

[0010] 作为本发明的进一步方案，所述步骤1中，十八烯和油酸的体积比为10:1，碳酸铯的浓度为0.04g/mL，所通惰性气体是N2。

[0011] 作为本发明的进一步方案，所述步骤2中，所通惰性气体是N2，十八烯、油酸和油胺的体积比为5:1:1，硝酸盐和碘化铅的摩尔比为(0.2‑1):1。

[0012] 作为本发明的进一步方案，所述步骤3中，前驱体与透明溶液的体积比为1:14。

[0013] 作为本发明的进一步方案，所述步骤4中，离心转速为8000‑10000r/min，所述非极性溶剂为环己烷。

[0014] 作为优选，本发明所述硝酸盐钝化CsPbI3钙钛矿纳米晶的平均粒径为 20nm。

[0015] 与现有技术相比，本发明实施例的有益效果：

[0016] 1.本发明提供了一种硝酸盐钝化的红光CsPbI3钙钛矿纳米晶的合成方法，此方法操作简单，耗能低；

[0017] 2.本发明方法所制备的红光CsPbI3钙钛矿纳米晶的样品相稳定，形貌尺寸均一，半峰宽窄，发光色纯度高，表面缺陷少，量子效率高，可用于太阳能电池、光电探测器、发光二极管等领域。

附图说明

[0018] 图1为本发明实施例制备的CsPbI3钙钛矿的TEM图。

[0019] 图2为本发明实施例制备的CsPbI3钙钛矿的XRD图。

[0020] 图3为本发明实施例制备的CsPbI3钙钛矿的光致发光(PL)光谱。

[0021] 图4为本发明实施例制备的CsPbI3钙钛矿的量子效率(PLQY)图。

[0022] 图5为本发明实施例中CsPbI3纳米晶的稳定性图。

具体实施方式

[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0024] 本发明的实质性创新点在于：采用改良过的热注入法，将碘化铅和硝酸盐在惰性气体保护下，充分溶解在混有表面活性剂油酸内，油胺的十八烯溶剂中，让Pb原子和I原子充分与表面活性剂、钙离子以及硝酸根离子接触，在一定温度下反应一段时间后，注入前驱体Cs源，之后Cs源会与碘化铅和硝酸盐溶液在该过程中逐渐成核，通过调节硝酸盐的量来控制CsPbI3钙钛矿的形貌以及晶相，实现对发光峰位及荧光量子效率的调控，且制备的样品具有优异的室温稳定性。

[0025] 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

[0026] 实施例一，请参阅图1‑图5，本发明实施例提供的硝酸钙钝化的高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

[0027] 步骤1：把10mL十八烯、1mL油酸以及0.4g碳酸铯加入到50mL的三颈瓶中，在N2氛围下加热到120℃，搅拌溶液至溶解且变成淡黄色，得到的前驱体溶液以备之后实验使用；

[0028] 步骤2：将0.3mmol碘化铅、2mL油酸、2mL油胺以及0.08mmol Ca(NO3)2加入到装有10mL十八烯的三颈瓶中并抽气30min，之后通入惰性气体N2，加热到120℃并搅拌40min得到澄清透明的溶液；

[0029] 步骤3：升温至170℃，取1mL的前驱体注入到步骤2中的透明溶液里；

[0030] 步骤4：在170℃下保持20秒，并且快速用冰水浴冷却到室温，接着将步骤3中的混合溶液离心分散到2mL环己烷中，得到CsPbI3纳米晶。

[0031] 实施例二，请参阅图1‑图4，采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的Ca(NO3)2的量改为0.16mmol，其他条件保持一致。

[0032] 实施例三，请参阅图1‑图4，采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的Ca(NO3)2的量改为0.3mmol，其他条件保持一致。

[0033] 实施例四，请参阅图1‑图4，采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的热注入的温度改为160℃，其他条件保持一致。

[0034] 实施例五，请参阅图1‑图4，采用实施例2相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的热注入的温度改为165℃，其他条件保持一致。

[0035] 实施例六，请参阅图1‑图4，采用实施例2相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的热注入的温度改为175℃，其他条件保持一致。

[0036] 通过调节添加的硝酸钙的量可以看出，一定量的硝酸钙可促进高效稳定的立方相CsPbI3纳米晶的形成，但是过少不利于得到稳定的立方相CsPbI3；通过附图1中的a‑c可以看出，相对于添加0.08mmol Ca(NO3)2和0.16mmol Ca(NO3)2，添加0.3mmol Ca(NO3)2获得的纳米晶为均匀的多面体形貌(附图1)，也通过实验证明，通过添加0.3mmol Ca(NO3)2获得的纳米晶的为立方相(附图 2)，发射峰发生明显的蓝移(附图3)，缺陷更少，量子效率更高(附图4)，且稳定性由最初的30天延长到了270天。

[0037] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。