[发明专利]一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法

说明书

本发明公开了一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法，其采用简单的溶液注入法合成了尺寸均一、分散性良好的金属卤化物钙钛矿纳米材料。该方法主要将反应溶剂、表面配体和卤化氢在一定温度下混合均匀、保温并不断搅拌，再将溶解脂肪酸金属盐的脂肪酸前驱体溶液快速注入到反应溶剂体系中，即可得到紫外光激发下肉眼可见的明显的荧光现象，将原液离心、洗涤、再分散，即可得到最终产品。本发明通过调节卤化氢的用量比例，以及对最终产品进行简单的离子交换反应，可以获得从红外到紫外所有波长的色光，且发光区域广，发射峰半高宽小。该制备方法操作简单，适用于大规模生产。

技术领域

本发明属于新型纳米材料制备领域，具体涉及一种低温溶液法制备金属卤化物钙钛矿纳米材料的溶液制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对LED显示的要求也逐步提高，现行的商业化的白光LED普遍采用“蓝光芯片+黄粉”方式实现，其由于缺少绿色及红色成分，LED器件的显色性低、色温偏高、色域窄的缺点逐渐暴露。因此对于量子效率高，发射光谱窄，发光可调，并且适应于现有的465nm左右的蓝光芯片以及现有的365nm左右的近紫外芯片的材料具有极高的需求。最近发展迅速的钙钛矿纳米材料满足了上述的要求，并且在其它方面也具有极高的应用价值。

与传统硫族量子点材料相比，CsPbX₃纳米材料具有更窄的发射光谱，更高的发光效率，以及更低的合成条件，与APbX₃有机-无机杂化钙钛矿相比，CsPbX₃纳米材料具有一个更好的稳定性能。

全无机钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)由于其具有极高的量子产率，平衡的电子空穴迁移寿命使得该类材料在发光二极管，激光器以及光探测方面表现出巨大的应用潜力。目前为止，合成CsPbX₃纳米材料的方法主要包括高温热注入法，室温再沉淀法，溶剂热法以及化学气相沉淀法。而钙钛矿纳米材料的物理性质与形貌和尺寸息息相关，因此开辟新的合成方法，能够为钙钛矿纳米材料的研究发展开辟新的思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法，通过卤化氢的不同用量以及离子交换，制备出具有不同的发光且可调控的钙钛矿纳米材料。

本发明提供的一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将非极性溶剂在0℃～75℃的环境下下保温并搅拌，作为反应溶剂，其中，所述非极性溶剂包括甲苯、氯苯、正己烷、苯、氯仿、丙酮或异丙醇中的一种或多种；

步骤2，在反应溶剂中，加入与反应溶剂体积比为1:30-1:5的表面剂a和b，并混合均匀，以及在反应溶剂中，加入与反应溶剂体积比为1:1000-1:20的卤化氢源作为卤源，并混合均匀；

步骤3，将一种或几种金属脂肪酸盐RA和RB按照摩尔比溶解在脂肪酸溶液中，形成前驱体溶液；

步骤4，将前驱体溶液以1:1000-1:20的体积比快速注入到步骤2获得的反应溶剂体系中，反应10s-60s后，经离心提纯，制得钙钛矿纳米材料。

优选地，在步骤1中，所述的搅拌速度为500～2000r/min。

优选地，在步骤2中，所述的表面剂a为胺类，所述胺类包括丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、油胺及其任意种类组成的混合物；表面剂b为脂肪酸类，所述脂肪酸类包括丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、油酸及其任意种类组成的混合物。

优选地，在步骤2中，所述的卤化氢中的卤元素为Cl、Br、I的其中一种或任意两种的组合，卤化氢源包括卤化氢气体、卤化氢水溶液或卤化氢有机溶液。