[发明专利]一种规模化快速制备钙钛矿半导体材料的方法

说明书

本发明公开了一种规模化快速制备钙钛矿半导体材料的方法，具体步骤为将PbX2、AX按照一定比例溶于或部分溶于前驱体溶剂中得前驱体溶液体系，接着加入助溶剂，得到澄清液，随后再加入抗溶剂，快速搅拌反应生成中间过渡相沉淀，然后将中间过渡相沉淀在常温−100℃条件下干燥处理1min−10h后即得高纯度的A4PbX6，其中A为Cs+、Ru+、甲胺阳离子、甲脒阳离子或其混合阳离子，X为卤素离子；制备过程中用的抗溶剂以及前驱体溶剂、助溶剂等均可回收，在下次循环生产时继续使用，整个制备过程的可循环无排放，实现了产品的高产率、规模化制备，产物荧光量子产率高，成本低廉。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料制备技术领域，具体涉及一种规模化快速制备钙钛矿半导体材料的方法。

背景技术

随着人们对清洁能源的日益关注，功能性光电材料成为了基础科学和应用领域需求日益增加。钙钛矿A4PbX6是一类功能型半导体材料。由于其优秀的光电特征和光学特征，如高量子效率、色谱纯度、窄的发射线宽度和宽的波长可调性等，被认为在激光器、光电二极管、光探测器、光伏和光致发光等领域有较大的应用潜力。目前制备A4PbX6的方法有反相微乳法，但其纯度和产率都较低，用到的结构诱导试剂很难完全除去，难以实现规模化。熔盐法制备的均一性差、颗粒尺寸难以控制，且荧光效率低。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种规模化快速制备高纯度、高荧光率的钙钛矿A4PbX6。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种规模化快速制备钙钛矿半导体材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）将PbX2、AX按照一定比例溶于或部分溶于前驱体溶剂中，得前驱体溶液体系，接着加入助溶剂，室温搅拌或在50 − 100℃条件下加热搅拌至溶液完全澄清，得到澄清液备用，其中A为Cs+、Ru+、甲胺阳离子、甲脒阳离子或其混合阳离子，X为Cl−、Br−、 I−中的一种；

（2） 向澄清液中加入抗溶剂，快速搅拌反应，体系中生成中间过渡相沉淀；

（3）将步骤（2）的体系分离处理，得到复合溶剂体系和中间过渡相沉淀，从复合溶剂体系中回收其中的抗溶剂，作为下次循环生产时步骤（2）中的抗溶剂，余下溶剂作为下次循环生产时步骤（1）的溶剂体系；中间过渡相沉淀在室温−100 ℃条件下干燥1 min − 10h，即得到分子通式为A4PbX6的钙钛矿半导体材料。

所述的前驱体溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯中的一种或多种。

所述的助溶剂为NaX、KX、LiX、NH4X或HX。

所述的抗溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、甲苯、氯苯、丙酮、四氯甲烷、二甲苯和烷烃中的一种或多种。

所述的PbX2、AX、助溶剂三者的用量比为1 mmol − 1kmol：1 mmol − 4 kmol：1mmol − 10 kmol。