[发明专利]一种CsPbCl3

说明书

本发明公开了一种新的掺镱CsPbCl₃钙钛矿纳米晶及其制备方法。本发明的新的制备掺镱钙钛矿纳米晶方法采用油酸盐作为前驱物。该方法解决了以前因稀土前驱物和铅前驱物溶解度不同而导致的不同价态前驱物很难溶解在一起的问题，并且解决了升到高温时溶液析出变浑浊的问题，该方法在制备太阳能电池吸光材料CsPbCl₃:Yb材料和太阳能电池领域具有实际的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种CsPbCl₃:Yb量子点及其制备方法，属于材料的技术领域。

背景技术

全无机卤化铅钙钛矿量子点以其优异的光物理和光电子性能引起了世界范围内的广泛关注，如：狭窄的发射带、大的吸收截面、高的光致发光量子产率、在整个可见区域可调的发射光。对钙钛矿量子点的光致发光进行改造以满足各种应用是一种重要而又具有挑战性的工作。据报道，钙钛矿量子点的光致发光可以通过控制其尺寸和形状，利用量子约束效应来调节，如：立方体、纳米线、纳米片。改变阴离子的组成是另一种常见的策略，使光致发光在在整个范围内可调。其他的调控钙钛矿量子点光学特性的策略是在Pb所在位点掺入金属杂质离子，如二价的Mn²⁺、Ni²⁺等，当前，研究员们更热衷于三价的稀土离子掺杂，稀土离子的掺杂不仅可以起到表面钝化的作用，来增强发光强度，也可以赋予钙钛矿纳米颗粒新的特性，使其光谱也展示出稀土特有的发光，目前成功掺入的稀土有很多，如：Tb³⁺、Eu³⁺、Ce³⁺、Yb³⁺等等。其中Yb³⁺尤其引人关注，Yb³⁺掺杂CsPbCl₃或CsPbCl_1.5Br_1.5的优点有很多：近红外的PLQY超过100％，甚至接近200％；紫外和蓝光范围吸收较强；Yb激发态和基态能量差为1.3ev，与Si带隙1.1ev匹配很好，理论上Si太阳能电池最大光电转换效率为31％，但目前商业电池范围为10％-25.6％。光电转换效率受限的原因被认为是在300-450nm范围和近红外范围响应低。而镱的掺杂有望解决这个问题，因此Yb³⁺掺杂CsPbCl₃的钙钛矿量子点适合做太阳光聚合材料。我们知道，金属离子成功掺杂的条件是需要金属离子的半径和Pb²⁺的半径相近，且需要价态一致。而稀土离子Yb的价态是三价，所以掺杂起来比较困难。不仅如此，由于铅前驱物的和Yb前驱物的溶解度不同，合成时还会出现难溶解等问题，所以长期以来，成功合成掺镱CsPbCl₃是量子点体化学的一个挑战。目前成功合成的报道还在少数。主要分为两大类：一类是采用氯化盐(PbCl₂、YbCl₃)作为前驱物，高温注入油酸铯，主要代表有宋宏伟研究小组，这类方法的特点是PbCl₂、YbCl₃既可以作为Pb、Yb源，又可以作为Cl源。第二类是采用醋酸盐(Pb(COOH)₂、Yb(COOH)₃)作为前驱物，高温注入TMS-Cl，主要代表有DanielR.Gamelin研究小组，这类方法的特点是Pb源、Yb源与Cl源是独立分开的。然而在我们手中，这两类方法在实施时都出现了溶解困难的问题，具体为前驱物比较难溶解，即使溶解了，接下来升到200以上高温时又会出现溶液析出变浑浊现象，使实验无法继续顺利完成。因此，寻求一个更加普遍可容易掌控的合成镱掺杂CsPbCl₃钙钛矿量子点的方法依然是一个有意义的研究课题。

发明内容