[发明专利]一种铅卤钙钛矿的制备方法

说明书

本发明公开了一种铅卤钙钛矿的制备方法，属于铅卤钙钛矿领域，该方法通过调控配体的组成来调控羟卤铅矿自组装的行为，从而可以得到不同微米级微观形貌的羟卤铅矿结构，然后以此结构为铅源和模板，引入Cs⁺、CH₃NH₃⁺或HC(NH₂)₂⁺离子，得到不同结构的铅卤钙钛矿材料。该方法经济、简单、可靠，并且制备的铅卤钙钛矿材料三维结构多样、成分可调。

技术领域

本发明属于铅卤钙钛矿领域，具体地涉及一种铅卤钙钛矿的制备方法。

背景技术

近年来，铅基卤化物钙钛矿(APbX₃)因其具有量子效率高、带隙可调、载流子扩散长度长等独特的性质，在太阳能电池、LED、光电探测器等领域得到了广泛关注。随着研究的不断深入，人们发现三维复杂结构的铅卤钙钛矿微纳米材料拥有更为迷人的物理性能，例如，CsPbBr₃纳米立方体相互堆积形成的微米级超晶格结构具有超荧光现象，这一发现为制备多光子纠缠量子光源提供了可能。然而，尽管研究人员提出了例如表面配体限制(软模板)、硬模板直接限制并控制其生长方式等方法，制备形貌可控的三维铅卤钙钛矿微纳米结构依然十分困难。这对深入研究铅卤钙钛矿独特物理性能和新颖应用造成了阻碍。

羟卤铅矿(Pb(OH)X)，一种自然界中较为稀有的铅矿，于1887年在希腊的确首次发现。根据文献报道，铅卤铅矿可以在水溶液体系中利用合适的反应条件制备。然而，因为成分和结构的特点，这种矿物材料的应用有限，没有被广泛关注和研究。但是，因为其化学组成与晶体属性与铅卤钙钛矿相似，羟卤铅矿(Pb(OH)X)具有作为反应中铅源和卤素源，转化制备相应铅卤钙钛矿的潜力。基于此，本申请提出了一种全新的制备微米级三维复杂结构铅卤钙钛矿的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对制备微米级三维复杂结构铅卤钙钛矿较为困难的问题，提出一种以三维自组装羟卤铅矿为模板，原位转化制备铅卤钙钛矿尤其是微米级三维结构铅卤钙钛矿的方法，并第一次揭露了羟卤铅矿在油相溶液体系下丰富的自组装行为以及影响羟卤铅矿生长的因素，使得三维自组装羟卤铅矿体系[Pb(OH)X，X＝Cl^-,Br^-,I^-等]可以转化制备不同微观形貌的三维铅卤钙钛矿材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种铅卤钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：

(1)室温下将0.30mmolPbX₂粉末溶解于1.5mL N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至溶液澄清，依次加入0-150μL有机酸和10-1000μL有机胺，搅拌，获得澄清溶液。

(2)取上述澄清溶液1.4mL,加入到20mL甲苯中，搅拌10s-10min后静置20-30h,得到母液。

(3)将步骤2所得母液离心,离心速率为3000-8000rpm，时间为5min，得到微米级自组装结构的羟卤铅矿Pb(OH)X，X为Cl^-、Br^-或I^-；将Pb(OH)X溶于甲苯中，得到浓度为0.0001-0.1mol/L的Pb(OH)X甲苯溶液。