[发明专利]一种金属掺杂复合钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属掺杂复合钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用。本发明的金属掺杂复合钙钛矿纳米晶由立方晶系结构的Cs₄PbBr₆纳米颗粒、嵌入在Cs₄PbBr₆纳米颗粒中的CsPbBr₃纳米颗粒和掺杂在Cs₄PbBr₆纳米颗粒表面的金属纳米颗粒三部分构成，其通过共沉淀反应制备得到。本发明的金属掺杂复合钙钛矿纳米晶的光催化活性强、稳定性高，且制备工艺简单，适合在光催化领域进行大规模应用。

技术领域

本发明涉及一种金属掺杂复合钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用。

背景技术

纳米半导体材料通常是指由硅、砷化镓等半导体材料制成的纳米材料，其具有许多优异性能，例如：纳米半导体材料中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。

钙钛矿纳米晶是一种新兴的纳米半导体材料，具有吸光范围广、载流子寿命长、双极性电荷传输等诸多优点，广泛用于制备高效率的太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器等。然而，现有的钙钛矿纳米晶普遍存在稳定性差、催化活性低、不适用于光催化领域等缺陷，且制备工艺复杂、反应条件苛刻、原料利用率低，难以满足实际应用需求。

因此，有必要开发一种稳定性好、光催化活性强、制备工艺简单的钙钛矿纳米晶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属掺杂复合钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种金属掺杂复合钙钛矿纳米晶，由立方晶系结构的Cs₄PbBr₆纳米颗粒、嵌入在Cs₄PbBr₆纳米颗粒中的CsPbBr₃纳米颗粒和掺杂在Cs₄PbBr₆纳米颗粒表面的金属纳米颗粒三部分构成。

优选的，所述金属掺杂复合钙钛矿纳米晶的粒径为20～120nm。

优选的，所述金属纳米颗粒为钴纳米颗粒、铁纳米颗粒、镍纳米颗粒中的至少一种。

上述金属掺杂复合钙钛矿纳米晶的制备方法包括以下步骤：

1)将PbBr₂分散在HBr水溶液中，得到溶液A；

2)将CsBr分散在HBr水溶液中，得到溶液B；

3)将金属溴化物CoBr₂、FeBr₃、NiBr₂中的至少一种分散在极性有机溶剂中，得到溶液C；

4)将溶液A的温度保持在-5～0℃，再边搅拌边滴加溶液C，加完后充分搅拌，再边搅拌边滴加溶液B，加完后充分反应，再进行固液分离，对分离得到的固体进行干燥，

得到金属掺杂复合钙钛矿纳米晶。

优选的，所述PbBr₂、CsBr、金属溴化物的摩尔比为(0.25～2)：1：(0.008～0.012)。

优选的，步骤1)和2)所述HBr水溶液为质量分数45％～55％的HBr水溶液。

优选的，步骤3)所述极性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。

优选的，步骤4)所述反应的时间为2～4h。

优选的，步骤4)所述固液分离的方式为离心，离心机的转速为11000～12000rpm，离心时间为5～10min。