[发明专利]具有核壳结构钙钛矿纳米晶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿纳米晶材料及其制备方法，特别是涉及一种钙钛矿纳米晶复合材料及其制备方法，应用于钙钛矿半导体光电材料技术领域。

背景技术

铯卤化铅(CsPbX₃，X＝CI、Br、I)，甲基铵卤化铅(MAPbX₃，X＝CI、Br、I)和甲脒卤化铅(FAPbX₃，X＝CI、Br、I)均是新型的钙钛矿半导体光电材料，它们具有宽的可调发射波长，窄的半高宽，发光效率高，制备方法简单等优点，这一系列的特性使其成为近几年的研究热点。目前，铯卤化铅，甲基铵卤化铅和甲脒卤化铅在制备太阳能电池上已取得很大进展，具有很高的光电转化效率。另外，在LED,激光器等方面都取得一定突破，这进一步说明这些钙钛矿材料在发光显示及光伏领域有着巨大的应用价值。

目前制备的钙钛矿均为单核结构，如单核的铯溴化铅(CsPbBr₃)、甲脒溴化铅(FAPbBr₃)、甲基铵溴化铅(MAPbBr₃)等。单核结构的量子点由于表面效应及量子尺寸效应的影响，稳定性差，强度较低，量子产率低，发光强度不高。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有核壳结构钙钛矿纳米晶材料及其制备方法，在钙钛矿单核外再包覆一层钙钛矿材料，制成具有核壳结构的钙钛矿纳米晶复合材料，使钙钛矿纳米晶复合材料晶体表面得到很好的钝化，减少了晶体表面缺陷态发光，增强了材料的本征发射性能，本发明制备工艺改变现有钙钛矿的表面效应，调节材料的发射光谱，增强量子产率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有核壳结构钙钛矿纳米晶材料，其晶体具有APbX₃/BPbX₃复合晶格结构，其晶格以APbX₃形成钙钛矿晶核，并以BPbX₃形成包覆于钙钛矿晶核APbX₃外部的钙钛矿包壳，形成具有簇团量子点形式的APbX₃/BPbX₃复合钙钛矿材料，其中A和B分别为FA、MA或Cs，A和B为不同元素，其中X为CI、Br或I。

作为本发明优选的技术方案，其晶体具有FAPbBr₃/CsPbBr₃复合结构，其中晶格以FAPbBr₃形成钙钛矿晶核，并以CsPbBr₃形成包覆于钙钛矿晶核FAPbBr₃外部的钙钛矿包壳，形成具有簇团量子点形式的FAPbBr₃/CsPbBr₃复合钙钛矿材料。

一种本发明具有核壳结构钙钛矿纳米晶材料的制备方法，包括如下步骤：

a.APbBr₃单核结构量子点材料的制备：

按照设定的反应物原料配比，将三水合乙酸铅(Lead acetate trihydrate)、A的乙酸盐、1-十八烯(ODE)和油酸(OA)作为原料进行混合形成第一反应物体系溶液，其中A为FA、MA或Cs，在真空或氮气环境下，在设定温度下进行反应设定时间后得到中间产物体系溶液，然后向中间产物体系溶液加入溶于甲苯的油胺溴(OAmBr)，再经过至少10秒钟反应后，即合成APbBr₃纳米晶的原溶液；

b.APbBr₃/BPbBr₃核壳结构纳米晶的合成：