[发明专利]一种超稳定CsPbBr3纳米片的制备方法及其在X射线成像的闪烁屏方面的应用

说明书

本发明公开了一种成超稳定CsPbBr₃纳米片及其在X射线成像的闪烁屏方面的应用，PbBr₂溶解在1‑异丙醇、辛酸和辛胺的混合物中，生成PbBr₂前体；采用乙酸铯、正己烷和1‑异丙醇在搅拌下合成铯前体；在室温下在环境条件下将PbBr₂前体注入到铯前体中，生成CsPbBr₃纳米片；本发明室温环境合成，操作简单，产率高，通过调整Pb/Cs比可以微调纳米片的发射带，得到的CsPbBr₃纳米片稳定性好，正常环境下储存8个月以上同时保持94％的原始量子产率，胶体纳米片在缓慢凝固时表现出自组装行为，形成大面积无裂纹并且大范围厚度可控的薄膜，可作为X射线成像的高效闪烁屏，在X射线成像方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钙钛矿纳米材料的制备领域，尤其涉及一种超稳定CsPbBr₃纳米片的制备方法及其在X射线成像的闪烁屏方面的应用。

背景技术

以铅卤化物-钙钛矿材料为基础的薄膜光电器件具有显著的光电性能，基于MAPbI₃的太阳能电池通过溶液工程实现了23.3％的创纪录效率；基于CsPbBr₃的发光二极管(LED)，以MABr为添加剂，其效率高达20％以上。作为一种潜在的闪烁体，无机钙钛矿纳米晶显示出比传统闪烁材料更为显著的优势。例如，一种基于铯-卤化铅-钙钛矿纳米晶的液态闪烁体显示出低检测限和多色调谐能力。

高质量钙钛矿胶体的可扩大合成是钙钛矿基光电器件实际应用的前提。自2015年无机钙钛矿纳米晶首次报告以来，已经设计了多种合成方法，包括热注射法、室温沉淀法、乳液法和模板辅助法。然而，这些基于湿化学的方法通常需要使用大量溶剂进行分散，合成的纳米晶固体量很少。例如，采用热注射法获得3毫克的CsPbBr₃纳米晶固体，需要1000毫克的高沸点溶剂，制备后的高沸点溶剂成为环境废物。从经济价值上来说，这种合成既不划算，也不环保。人们提出了许多降低溶剂消耗来提高合成规模的方法。如球磨诱导结晶和超声波辅助合成，试图通过这些方法以达到低成本的方式实现钙钛矿纳米晶的克级生产。然而，这些方法所得到的纳米晶的稳定性不好。

卤化物钙钛矿纳米晶对水汽与光的脆弱性，抑制了其在光电器件中的应用，为了提高其稳定性，一种常见的策略是使用功能配体来接枝纳米晶体的表面，以ADBr为包裹配体，MAPbBr₃钙钛矿纳米晶的稳定性提高(S.Gonzalez-Carrero,et al.Small 12(2016)pp5245-5250)；核壳结构被证明是一种有效的钝化方法。CsPbBr₃/ZnS的异二聚体在空气中的储存稳定性提高了12倍(W.Chen,et al.Small 13(2017)pp1604085).以poly(maleicanhydride-alt-1-octadecene)(PMA)为被动壳层，发现辐照12小时后，发射强度保持在70％，而无壳层的纳米晶仅保持其原强度的20％(M.Meyns,etal.Appl.Mater.Inter.8(2016)pp19579-19586)。尽管如此，可长期贮存超过6个月的稳定钙钛矿胶体尚未有报告。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开了一种超稳定CsPbBr₃纳米片的制备方法及其在X射线成像的闪烁屏方面的应用，以解决上述问题。

本发明的方案是：

一种超稳定CsPbBr₃纳米片的制备方法，包括下列步骤：

1)溴化铅投入容器，往所述容器内加入5～6mL 1-异丙醇、5～6mL辛酸和5～6mL辛胺的混合物中，在30～80％湿度、18～28℃环境下搅拌同时进行加热至85～95℃，搅拌至溴化铅完全溶解后，制备的溴化铅前体热溶液；