[发明专利]一种低温溶液法制备钙钛矿量子点的方法

说明书

本发明为一种低温溶液法合成高发光效率广色域的金属卤化物钙钛矿量子点的方法。本发明采用溶液注入法合成了尺寸均一、分散性好的金属卤化物钙钛矿量子点。该方法将反应溶剂在一定温度下保温并搅拌，再将金属卤化物前驱盐快速注入到反应溶剂中，最后水冷至室温，即可得到发光效率很高的金属卤化物钙钛矿量子点。本发明通过调节卤素的掺杂比可以获得从红外到紫外所有波长的色光，且发光区域广。

技术领域

本发明涉及一种低温溶液法制备金属卤化物钙钛矿量子点的溶液制备方法，属于新型纳米材料制备领域。

背景技术

太阳能作为一种理想能源一直受到人们的广泛重视，而光伏发电由于价格昂贵且目前的光伏材料能量转化率低成为太阳能利用的最大障碍。近年来发展起来的卤化物钙钛矿(ABX₃)材料由于其高的能量转换率和优异的光伏性能，已经成为目前的研究热点，钙钛矿材料的光转化效率可达20％以上，具有很宽的发光光谱，载流子迁移率大，激子结合能小，激子扩散长度大，是非常有潜力的光伏材料。相较目前常用的有机无机杂化钙钛矿，全无机钙钛矿表现出更加优异的稳定性，具有更大的应用价值。

量子点由于量子效应具有激发光谱宽、发射光谱窄而对称且带隙可调、发光效率高等独特的光学特性，这将使量子点材料成为未来最有潜力的光电材料。目前，全无机钙钛矿量子点光转换效率可达20％以上，其发光效率可达90％以上，在太阳能电池、显示器等光电器件具有广泛的应用前景。

文献(Protesescu L,Yakunin S,Bodnarchuk M I,et al.Nano Lett.,2015,15(6),pp3692–3696)公开了一种采用高温法合成的钙钛矿量子点，但这种高温合成法需要在惰性气体环境下合成，且由于采用的前驱体受环境影响大，需要在惰性气体保护下配制，给实验操作增加了难道，操作也比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的溶液法合成高发光效率广色域的金属卤化物钙钛矿量子点，通过卤素的不同掺杂比制备出不同发光带隙的钙钛矿材料。

本发明可通过如下技术方案实现，步骤如下：

1)将适量反应溶剂，加热但一定温度，保温并搅拌；

2)将某一种或两种掺杂卤素的金属盐BX₂和AX溶解在适量有机溶剂中，使其完全溶解形成前驱体溶液；

3)取适量配好的前驱体溶液，加入适量表面剂将其混合均匀；

4)将混合液快速注入到反应溶剂中，然后迅速水冷至室温；

5)将得到的溶液加入絮凝剂清洗，并离心处理，沉淀即为钙钛矿量子点；

6)将沉淀分散在有机溶剂中即得到钙钛矿量子点的分散液。

步骤1)中，所述的反应溶剂为甲苯、异丙醇、丙酮、氯仿、氯苯或乙腈；加热温度为0℃～140℃，搅拌速度为800～1000r/min。

步骤2)中，所述的A为金属元素A为Cs或Rb；金属元素B为Pb、Sn或Mn；X为Cl、Br、I其中一种或任意两种组合；有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；金属盐BX₂和AX的摩尔比为1：1。

步骤3)中，所述的表面剂为丁胺、正辛胺、十二胺、油胺、油酸或油胺与油酸混合液，前驱体溶液与表面剂的体积比为10：1-20：1。

步骤4)中，混合溶液以1：100-1：40的体积比注入到反应溶剂。

步骤5)中，所述的絮凝剂为甲醇、异丙醇、丙酮、正丁醇或叔丁醇。

步骤6)中，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷或甲苯。