[发明专利]一种尺寸可控的CsPbX3钙钛矿纳米晶的制备方法

说明书

本发明的一种尺寸可控的CsPbX₃钙钛矿纳米晶的制备方法，属于半导体纳米材料制备技术领域，首先将羧酸铯溶液加入到N₂保护的溴化铅溶液中进行反应，得到CsPbBr₃钙钛矿纳米晶种子；然后将CsPbBr₃钙钛矿纳米晶种子分散于正己烷中，并将其注入到不同温度的十八烯中，得到不同尺寸的CsPbBr₃钙钛矿纳米晶，最后，将CsPbBr₃钙钛矿纳米晶分散于正己烷中，并逐滴加入氯化铅溶液或碘化铅溶液进行反应，得到其他组分的CsPbX₃(X＝Cl，Ir)钙钛矿纳米晶。本发明具有操作简单、产物尺寸易调、组分可控等优点。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料制备技术领域，特别涉及一种尺寸可控的高质量CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)钙钛矿纳米晶的合成方法。

背景技术

半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(1～20纳米)后，其载流子的波动性变得显著，运动将受限，导致动能的增加，相应的电子结构从体相连续的能级结构变成准分裂的不连续，这一现象称作量子尺寸效应。比较常见的半导体纳米粒子即量子点主要有II-VI，III-V以及IV-VI族。这些种类的量子点都十分遵守量子尺寸效应，其性质随尺寸呈现规律性变化，例如吸收及发射波长随尺寸变化而变化。因此，半导体纳米晶在照明、显示器、激光器以及生物荧光标记等领域都有着十分重要的应用。

近些年，钙钛矿纳米晶尤其是卤化物钙钛矿纳米晶因为其卓越的电荷传输性能以及很好的化学可控性，使其在太阳能电池、LED、激光和光电探测器的应用中脱颖而出，特别是在太阳能电池领域，其光电转换效率可达到20％。目前，钙钛矿纳米晶的合成主要集中于有机无机混合型钙钛矿纳米晶，其方法基本是用强极性的DMF或者DMSO作为溶剂去制备钙钛矿纳米晶，但是这种方法合成出的钙钛矿纳米晶基本上是体积比较大的片状形貌，而且形貌不太均一。最近，纯无机的卤铅铯钙钛矿纳米晶首次被制备出来，Kovalenko小组采用热注入法，成功的制备了3.8～11.8nm的CsPbBr₃钙钛矿纳米块，且其制备的纳米晶荧光量子效率可达到90％。但是该方法所制备的钙钛矿纳米晶，由于是高温热注入且存在有大量的未能反应的无机盐和有机配体的存在，就使得整个反应不太可控，因此该方法所合成的卤铅铯钙钛矿纳米晶存在着一定的尺寸分布。当纳米晶的尺寸不是很均一的时候，那么就会表现为其吸收和发射光谱的一个宽化，其吸收和发射半峰宽就会加大，也就是说其发射出的荧光并不十分纯正，这也就会限制纯无机钙钛矿纳米晶在显示以及成像方面的应用。而xie小组通过室温反应，调节油胺的比例，可以获得一系列单尺寸的CsPbX₃钙钛矿纳米晶，这种钙钛矿纳米晶虽然有着极其窄的发射半峰宽和荧光纯度，但是由于其在室温合成，粒子尺寸都很小 (不超过4nm)，因此该粒子并不十分稳定，容易出现自分解现象。

综上所述，现有的无机钙钛矿纳米晶具有一定的局限性，存在着还未解决的问题和缺陷，技术有待创新和改进。因此，建立新的合成高质量的大尺寸的 CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)钙钛矿纳米晶的方法，对于纳米晶合成以及相关材料应用领域有着十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术存在的问题，提供一种操作简便、制备单分散性好、尺寸分布小、高质量尺寸可控的CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)钙钛矿纳米晶的方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：