[发明专利]一种原位连续调节钙钛矿材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位连续调节钙钛矿材料，分子式为APbE_3‑xF_x，A为MA或Cs，E、F选自Cl、Br、I中不同的两种，x＝aln(t+t₀)+c，其中，0≤x≤3，t为反应时间，a、c、t₀为修正参数。本发明还公开了一种简易可控、成本低廉的调控的原位连续调节钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备钙钛矿前驱体；步骤二、将溴源或氯源或碘源固体粉末的石英舟放置在石英管中间，将前驱体钙钛矿放在石英管的炉塞口处；步骤三，向石英管通入保护气体排气；步骤四，将石英管加热到60～400℃，冷却至室温。本发明采用气相/固相阴离子交换方法，原材料成本低廉，并且该方法操作简易、可控程度高，工艺简单。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料及其制法，具体为一种原位连续调节钙钛矿材料及其制备方法。

背景技术

钙钛矿凭借其优异的光学、电学等性能，经过短短几年的发展，已成为世界上最瞩目的材料之一。钙钛矿的化学结构式为ABX₃，其中A通常是一价阳离子，B为二价金属离子，X为卤化物，因此钙钛矿材料的组分多样，其性质也随之改变。

申请号为201710764812.7的中国专利公开了一种铯铅溴无机钙钛矿薄膜的制备方法，但存在以下缺点：所需的溴气为剧毒污染气体，在生物安全性或者环保方面极为不利，还有其无法对钙钛矿材料的组分及性能进行原位连续可控调节。申请号为201811397013.1的中国专利公开了一种类卤素钙钛矿量子点材料的制备方法，但存在以下缺点：其同样也无法对钙钛矿材料的组分及性能进行原位连续可控调节。

总的来说，目前关于调节钙钛矿材料组分的研究，主要是利用旋涂法制备特定卤素比的单一组分钙钛矿薄膜。但是该方法存在化学计量误差等缺点，更重要的是，通过该方法形成的膜，无法连续稳定的原位调节其组分和性能，所制备的钙钛矿材料不能满足实际需求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种可控程度高的原位连续调节钙钛矿材料，本发明的另一目的是提供一种简易可控、成本低廉的调控的原位连续调节钙钛矿材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种原位连续调节钙钛矿材料，分子式为APbE_3-xF_x，A为MA或Cs，E、F选自Cl、Br、I中不同的两种，x＝aln(t+t₀)+c，其中，0≤x≤3，t为反应时间，a、c、t₀为修正参数，根据组分与时间变化关系式对元素含量实验值进行拟合确定参数值。

上述原位连续调节钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，利用旋涂法、蒸镀法、重结晶法、CVD生长方法制备不同形貌的钙钛矿前驱体MAPbCl₃、MAPbBr₃、MAPbI₃、CsPbCl₃、CsPbBr₃或CsPbI₃；

步骤二、将溴源或氯源或碘源固体粉末的石英舟放置在CVD管式炉的石英管中间，并将步骤一制备得到的前驱体钙钛矿放置在石英管的炉塞口处；

步骤三，以1～300sccm的流速向石英管通入保护气体，进行排气处理1～60min，反应过程中气压维持在0～1000000Pa；

步骤四，将石英管加热到60～400℃，冷却至室温。

进一步地，步骤一中，不同形貌的钙钛矿前驱体为纳米颗粒、纳米晶、纳米棒、微米棒、纳米线、微米线、纳米块、微米块、纳米球、微米球及薄膜。

进一步地，步骤二中，溴源为甲基溴化胺(MABr)或溴化铯(CsBr)。氯源为甲基氯化铵(MACl)或氯化铯(CsCl)。碘源为甲基碘化铵(MAI)或碘化铯(CsI)。