[发明专利]一种有机-无机钙钛矿晶体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种有机‑无机钙钛矿晶体材料及其制备方法与应用，该材料的化学式为CH₃NH₃PbBr_3‑xCl_x，其中，x＝1‑2.95；其制法为分别制备CH₃NH₃Cl粉末和CH₃NH₃Br粉末，并随同卤化铅粉末加入二甲基亚砜‑N,N二甲基甲酰胺或二甲基亚砜‑γ‑丁内酯的混合溶液中，过滤、加热制得晶体材料；其应用于核辐射屏蔽。本发明的晶体材料具有较优的屏蔽效果和在可见光区良好的透过率，且工艺简单，生长的晶体质量高，反应时间和温度易于控制，重复性强，通过对生长条件的调整实现大尺寸CH₃NH₃PbBr_3‑xCl_x晶体材料的生长，成本低廉；应用于核辐射屏蔽，能够大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于晶体材料领域，尤其涉及一种有机-无机钙钛矿晶体材料及其制备方法与应用。

背景技术

近些年来核能和辐射技术在各领域中得到广泛应用，并给社会带来了巨大的经济效益，与此同时辐射对人体的损伤也逐渐引起社会的广泛关注。为防止或减少辐射给人们带来的危害，就需要采取各种防护措施，而过去传统的辐射屏蔽材料如金属铅、铁、混凝土等已经不能满足现代辐射技术的发展需求，因为传统防护材料一般比较笨重，只能对固定式辐射装置进行防护，而不能对移动式辐射装置和人体进行防护，为此需要不断的研究新型的辐射屏蔽材料。

如今的核辐射屏蔽材料的研究中，含铅玻璃由于其阻挡能力较强而被广泛应用于可视防核辐射材料，然而含铅玻璃成本较高且透光率不够理想，因此现亟需一种具备良好屏蔽性能、成本低且透光率好的材料。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种具有优越的透射率且同时具有优异屏蔽效果的有机-无机钙钛矿晶体材料；

本发明的第二目的是提供该晶体材料的制备方法；

本发明的第三目的是提供该晶体材料的应用。

技术方案：本发明的有机-无机钙钛矿晶体材料，该晶体材料的化学式为CH₃NH₃PbBr_3-xCl_x，其中，x＝1-2.95。

优选的，x可为2.5-2.95，该范围内生长的晶体材料的透射率不低于50％，自吸收较弱。

本发明制备有机-无机钙钛矿晶体材料的方法，包括如下步骤：

(1)配制二甲基亚砜-N,N二甲基甲酰胺或二甲基亚砜-γ-丁内酯的混合溶液，按摩尔比3-x:3-x:x:x加入PbBr₂、CH₃NH₃Br、PbCl₂及CH₃NH₃Cl并搅拌，配制成饱和前驱体溶液，其中，x＝1-2.95；

(2)将上述饱和前驱体溶液过滤后，升温至65℃-120℃，反应制得该有机-无机钙钛矿晶体材料。

本发明通过合理的控制生长条件(尤其加入PbBr₂)，使得材料的Br-Pb-Cl原子能够呈现出立体规则有序的排列，避免由于不同原子的无规则排列而导致晶体无法实现大尺寸，进而能够实现不同比例的CH₃NH₃PbBr_3-xCl_x大尺寸晶体材料的生长。