[发明专利]一种二维层状钙钛矿晶体及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201910756048.8 申请日: 2019-08-15
公开(公告)号: CN110305019B 公开(公告)日: 2022-09-30
发明(设计)人: 刘彭义;林东旭;庞娜娜;刘小畅;王云庆;陈科;时婷婷;周洋;谢伟广 申请(专利权)人: 暨南大学
主分类号: C07C209/00 分类号: C07C209/00;C07C211/04;C07C211/03
代理公司: 苏州携智汇佳专利代理事务所(普通合伙) 32278 代理人: 温明霞
地址: 510632 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 二维 层状 钙钛矿 晶体 及其 制备 方法
【说明书】:

发明涉及一种二维层状钙钛矿晶体及其制备方法,该方法主要包括,取一定量的丁胺氢碘酸盐或者丁胺氢碘酸盐与甲基碘化胺,与一定量的碘化铅研磨混合均匀,得混合粉末;将所述混合粉末转移至聚四氟乙烯内胆中密封;将密封后的聚四氟乙烯内胆放入反应釜中,在160‑200℃下加热24‑48小时,得二维层状钙钛矿晶体(BA)2(CH3NH3)n‑1PbnI3n+1,其中,n为正整数。该方法不使用有毒的溶液进行反应,更加绿色环保。并且采用该方法制备的二维层状钙钛矿晶体稳定性好。

技术领域

本发明涉及材料制备领域,具体涉及一种二维层状钙钛矿晶体及其制备方法。

背景技术

有机-无机杂化三维钙钛矿材料所具有高光吸收系数、高载流子迁移率、长的载流子扩散长度、可调带隙等优势,使其在太阳能电池、发光二极管等领域得到广泛关注。目前,在太阳能电池领域,以三维钙钛矿层为吸光层制备的器件光电转换效率为24.2%。

尽管钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升迅猛,但稳定性方面始终是其产业化的重要阻碍。钙钛矿太阳能电池的稳定性包括材料的本征稳定性以及传输层对钙钛矿材料的影响。在材料本征稳定性上,较高效率的三维钙钛矿具有较低的形成能,因此其稳定性相对较差。二维钙钛矿具有较高的形成能,同时在制备二维钙钛矿中能够引进有机功能材料来提高材料本征的稳定性。因此二维钙钛矿是目前热门的研究方向之一。

在二维钙钛矿材料光电性质的研究中,对单晶材料的研究能够最真实的体现出材料的性质。理想情况下的单晶材料能够避免缺陷所带来的影响,从而大大提高器件的性能。在已有单晶材料制备的研究报道中,主要的制备方法采用液相法,如:溶液冷却法、溶剂蒸发法和层状溶液法等。这些传统的溶液法采用的溶液一般都具有毒性,且制备工艺较为复杂。为此,我们发明一种无需溶液的钙钛矿晶体制备方法--气相法。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题,本发明的首要目的是提供一种二维层状钙钛矿晶体及其制备方法,该方法无需溶液来进行反应,更绿色环保。另外该方法不仅适用于n=1和n=2的二维层状钙钛矿晶体的制备,也可拓展至n≥3的正整数的钙钛矿晶体以及不同间隔长链的低维钙钛矿(BA)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1制备。

基于上述目的,本发明至少提供如下技术方案:

一种二维层状钙钛矿晶体的气相制备方法,其包括如下步骤:

取一定量的丁胺氢碘酸盐或者丁胺氢碘酸盐和甲基碘化胺,与一定量的碘化铅研磨混合均匀,得混合粉末;

将所述混合粉末转移至聚四氟乙烯内胆中密封;

将密封后的聚四氟乙烯内胆放入反应釜中,在160-200℃下加热24-48小时,得二维层状钙钛矿晶体(BA)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1,其中,n为正整数。

进一步的,当n=1时,所述碘化铅与所述丁胺氢碘酸盐的摩尔比为0.45-0.55,所述二维层状钙钛矿晶体的化学式为BA2PbI4

进一步的,所述碘化铅与所述丁胺氢碘酸盐的摩尔比为1:2。

进一步的,所述碘化铅与所述丁胺氢碘酸盐的加热温度为180℃,反应时间为24小时。

进一步的,当n=2时,所述碘化铅、所述丁胺氢碘酸盐以及所述甲基碘化胺盐的摩尔比为2:2:1,所述二维层状钙钛矿晶体的化学式为BA2MAPb2I7

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