[发明专利]基于掺杂硫氰根的无机钙钛矿纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于掺杂硫氰根的无机钙钛矿纳米晶的制备方法，属于新材料制备技术领域。

背景技术

随着新型钙钛矿太阳能电池的问世,钙钛矿材料越来越受到人们的瞩目,近年来纯无机钙钛矿纳米材料由于更优异的稳定性而在光电领域崭露头角。无机钙钛矿纳米材料具有更优异的光电性能,较宽的发光光谱、较高的光电转换效率和载流子迁移率、响应速度快等优点,使其在太阳能电池、光电探测器、光学传感器、发光二极管等领域中具有相当广阔的应用前景,开发价值非常高。

通过离子交换，无机钙钛矿ABX₃的发光光谱可以实现在整个可见光范围内协调(Akkerman,Q.A.；D'Innocenzo,V.；Accornero,S.；Scarpellini,A.；Petrozza,A.；Prato,M.；Manna,L.,Tuning the Optical Properties of Cesium Lead Halide Perovskite Nanocrystals by Anion Exchange Reactions.Journal of the American Chemical Society 2015,137(32),10276-81.)。目前，调节钙钛矿纳米材料光学性能的方法主要是通过改变X(Cl或Br或I或两两掺杂)来实现的。但是，这种调控方法均是在卤族元素之间进行选择，用除卤族元素以外的阴离子替代卤素来调控光学性能的研究尚没有出现。本发明就是提供了一种基于硫氰根掺杂的无机钙钛矿纳米晶的合成工艺,能获得性能稳定、形貌尺寸均匀且能对其光学性能进行微小调控的纳米晶。因此,实现纯无机钙钛矿纳米晶光学性能的微小调控对于构筑高性能全溶液的光电器件具有非常深远的意义。

发明内容

技术问题：针对现有技术的问题，提供了一种基于掺杂硫氰根的无机钙钛矿纳米晶的制备方法，制得的所有无机钙钛矿纳米晶均为均匀的立方晶型。本发明中通过改变硫氰根的掺杂量，使钙钛矿中立方-八面体构型发生微小的形变，从而实现光学性能的微小调控；另一方面，微量硫氰根的掺杂还能增加纳米材料的结晶度。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于掺杂硫氰根的无机钙钛矿纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将含铯的前驱盐溶于十八烯、油酸中，真空干燥后，加热搅拌使其完全溶解，配成油酸铯前驱体溶液，此溶液作为储备液使用；

步骤2，将反应物PbBr₂、Pb(SCN)₂与十八烯混合形成混合溶液，先将该混合溶液抽真空，后通入惰性气体，然后再抽真空，循环操作；最后在真空条件下保温干燥；

步骤3，通入惰性气体，将表面活性剂油酸、油胺加入步骤2的混合溶液中，继续保温使反应物完全溶解，制得铅前驱体溶液；

步骤4，将制得的铅前驱体溶液升温至150℃后，取步骤1中油酸铯前驱体溶液，快速注入到铅前驱体溶液中，生成CsPbBr_3-x(SCN)_x；在145℃-155℃下保温10s-60s，然后冰水浴快速冷却，即得到CsPbBr_3-x(SCN)_x钙钛矿纳米晶。

其中：

步骤1中，所述的含铯的前驱盐为碳酸铯，所述的油酸铯前驱体的摩尔浓度为0.125mol/L。

步骤1中，所述的真空干燥温度为110℃-130℃，干燥时间为1-2h。

步骤1中，所述的加热温度为145℃-155℃，加热时间是1-2h，搅拌速度为900-1000rpm。

步骤2中，所述的PbBr₂、Pb(SCN)₂的总物质的量为0.188mmol，Pb(SCN)₂占总物质的量的比例为0.1％-6％；搅拌速度为900-1000rpm。

步骤2中，所述的循环操作次数为3次，保温温度为110℃-130℃，保温时间为1-2h。

步骤3中，所述加入的油酸、油胺的体积比为1:1，且均为经过60℃真空干燥0.5h后的无水溶剂。

步骤4中，所述的加入的油酸铯前驱体储备液须预先加热至95℃-105℃；与铅前驱体的体积比为1:(12-13)

步骤4中，所述得到的CsPbBr_3-x(SCN)_x纳米晶须加入体积比为1:(1-2)的叔丁醇作为沉淀剂，再离心分离。