[发明专利]一种卤铜铯晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种卤铜铯晶体的制备方法。首先制备晶体母液：按铜与铯的原子比为2：1称量铜源和铯源；将称量好的铜源、铯源、氢卤酸混合均匀，氢卤酸过量，装入密闭反应釜中进行水热反应形成卤铜铯CsCu₂X₃晶体母液；卤铜铯晶体生长：在上述卤铜铯母液中，缓慢加入晶体生长剂，合成卤铜铯CsCu₂X₃晶体。本发明通过水热反应和晶体调节生长技术成功得到纯净的卤铜铯晶体，解决了卤铜铯晶体的制备难题，为卤铜铯晶体的制备提供了新思路。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，特别是涉及一种卤铜铯晶体的制备方法。

背景技术

近年来，卤化铅基钙钛矿(APbX₃,A＝CH₃NH₃,Cs；X为卤素)作为新兴的最有前途的光致发光材料在光电子技术领域引起了广泛关注。这种材料具有高的荧光量子产率(PLQY90％)、窄的半峰宽(FWHM＝12-25nm)和宽色域(～150％)的优势。然而，这种材料的稳定性较差，而且铅具有毒性，因此制约了其广泛的实际应用。

铜，丰富的元素，而且无毒性，是一种良好的铅的替代品。研究发现卤铜铯(CsCu₂X₃，X＝Cl、Br、I)结构稳定，具有较宽的发射波长，可以发射绿光到黄光这个波段，荧光量子产率可以达到48％，是一种良好的光致发光材料。然而，它的制备技术存在污染大，成本高昂，难以实现产业化。主要有两种制备技术：Feng Huang等人将CsI和CuI溶解于二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，然后通过滴加反溶剂制备出单晶CsCu₂I₃(Adv.Mater.2019,1905079)。这种制备方法采用了大量的DMSO和DMF有机溶剂，将产生大量的废液，环境污染严重，成本较高。BayrammuradSaparov等人将CsX和CuX(X＝I,Br,Cl)在玛砂砂浆中研磨后，倒进石英安瓿瓶中，然后在真空条件下密封，在410℃下退火48小时，然后缓慢冷却20小时至室温，最终可以得到CsCu₂X₃晶体(ACS Materials Lett.2019,1,459)。这种制备方法条件苛刻，耗能大，成本昂贵，难以产业化。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种卤铜铯(CsCu₂X₃)晶体的制备方法，利用氢卤酸、铜源、铯源以一定的化学计量比在密闭体系中反应，形成稳定的卤铜铯晶体母液，然后加入晶体生长剂，生长出卤铜铯晶体。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

提供一种卤铜铯晶体的制备方法，包括以下步骤：

1、晶体母液的制备：

②按铜与铯的原子比为2：1称量铜源和铯源；

②将称量好的铜源、铯源、氢卤酸混合均匀，氢卤酸过量，装入密闭反应釜中进行水热反应，在100-150℃温度条件下，反应一段时间，形成卤铜铯CsCu₂X₃，晶体母液；

2、卤铜铯晶体生长：

①在上述卤铜铯母液中，缓慢加入晶体生长剂；

②使卤铜铯晶体从母液中析出，然后经过常压干燥或真空干燥的方法，得到卤铜铯CsCu₂X₃晶体，X为Br或I。

优选地，步骤1中所述的原料：铜源为铜粉；铯源为溴化铯、碘化铯；氢卤酸为氢溴酸、氢碘酸。

优选地，步骤2中所述的晶体生长剂为甲醇、丙醇、乙二醇。

优选地，步骤1中所述的反应一段时间为1-15小时。