[发明专利]一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，属于新材料制备技术领域。

背景技术

硫化铅(PbS)量子点具有较大的激子玻尔半径(18nn)和较小的禁带宽度(0.4eV)，通过量子限域效应可使其禁带宽度在0.4-2.0eV之间连续可调，对600nn-3000nm范围内的光实现高效吸收。基于PbS量子点的光电导型光电探测器具有制备成本低、性能优良、稳定性高、可与不同基底集成等优势，是当前量子点及其应用研究的热点。

近年来，由于无机金属卤化物钙钛矿材料能量转换效率高、光伏性能优异，可作为一类理想的光伏材料，广泛用于光电探测器、高效光伏电池、发光二极管等领域中。然而，钙钛矿材料稳定性差，制约其发展。目前提高其稳定性的方法为对器件实行封装，无法从根源上解决其稳定性问题。

发明内容

针对现有技术中钙钛矿材料稳定性差的缺陷，本发明提供了一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，提高钙钛矿的稳定性及其发光效率，同时利用硫化铅灵活可调的光电特性与金属卤化物钙钛矿形成协同效应，提高光电流的同时降低暗电流。

本发明的技术方案如下：

一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，具体步骤如下：

步骤1，将含铯的前驱盐溶于十八烯中，加热搅拌使其完全溶解，得到铯前驱体；

步骤2，将含硫的前驱盐溶于甲苯中，搅拌均匀，得到硫前驱体；

步骤3，将含铅的前驱盐溶于甲苯和油胺的混合液中，搅拌均匀，得到铅前驱体；

步骤4，将卤化铅(PbX₂)与油酸、长烷链有机胺(RNH₃)和十八烯混合，搅拌加热至80℃～140℃，惰性气体保护下使卤化铅完全溶解得到混合溶液；

步骤5，将步骤4得到的混合溶液升温至160℃～200℃，然后快速注入铯前驱体，反应生成CsPbX₃，冷却至室温后依次注入硫前驱体和铅前驱体，搅拌反应完全后，将溶液离心、清洗，最后分散在有机溶剂中得到CsPbX₃/PbS异质结纳米晶。

优选地，步骤1中，所述的铯前驱盐为硬脂酸铯Cs(st)或油酸铯Cs(OA)。

优选地，步骤2中，所述的含硫的前驱盐为二硫化碳(CS₂)、油胺硫(S(OAm))或双十二烷基二甲基溴化铵硫(DDAB-S)。

优选地，步骤3中，所述的含铅的前驱盐为乙酸铅(Pb(Ac)₂)或氧化铅(PbO)，甲苯和油胺的体积比为1～4:2。

优选地，步骤4中，所述的PbX₂中的X为Cl、Br、I或任意两种组合；长烷链有机胺选自油胺、十二胺或正辛胺；搅拌速度为700r/min，惰性气体为氩气。

优选地，步骤5中，铯、铅、溴和硫的摩尔比为1:2～3:3:1～2，由于反应的不完全，实际制备过程中铅前驱盐和硫前驱盐的比例较上述摩尔比过量；所述的离心转速为8000～10000rpm，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷或甲苯。

与现有技术相比，本发明的显著效果是：本发明通过在CsPbX₃量子点四个顶点处外延生长PbS合成了CsPbX₃/PbS异质结纳米晶，显著提高了钙钛矿的稳定性，同时合成的纳米晶形貌尺寸均一且结晶性良好，发光效率高，成膜性好，利于后期的光电器件组装。

附图说明

图1为实施例1制得的CsPbX₃/PbS异质结纳米晶的TEM图。

图2为钙钛矿量子点CsPbX₃和实施例1制得的CsPbX₃/PbS异质结纳米晶的光致发光谱图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例和附图对本发明作进一步的描述。

本发明的一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，采用高温注入法，首先在惰性气体保护的条件下，将卤化铅与反应溶剂油酸、长烷链有机胺和十八烯混合并使其完全溶解，然后将混合溶液加热至160℃～200℃，快速注入铯前驱体，反应5～30s生成CsPbX₃，冰浴快速冷却至室温后，依次注入硫前驱体和铅前驱体，搅拌反应2min～10min，将溶液离心、清洗，最后分散在有机溶剂中得到CsPbX₃/PbS异质结纳米晶。

实施例1