[发明专利]一种全无机钙钛矿CsSnX3纳米材料及合成方法

说明书

本发明公开了一种全无机钙钛矿CsSnX₃纳米材料及合成方法。本发明利用优化的热注入法，通过控制反应温度、时间，改变不同的前驱体浓度，有机配体的比例，获得了发光性能较好的不同形貌的钙钛矿CsSnX₃纳米材料。此方法具有产物形貌、带隙可调等特点，与此同时，利用金属元素锡代替了有毒元素铅，减少了环境污染。本发明在LED、平板显示、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种全无机钙钛矿CsSnX₃纳米材料及合成方法，属于半导体纳米材料，光电材料制备技术领域。

背景技术

近年来兴起的卤化物钙钛矿( ABX3 )材料具有优异的光致发光和电致发光特性，在太阳能电池、场效应晶体管、LED灯、显示等领域展现了很好的应用前景；国内外的研究团队也竞相加入了钙钛矿研究行列。引人注目的是，在短短5年内，钙钛矿型太阳能电池光电转换效率已超过了20%，这种发展速度是前所未有的。与此同时，发光型钙钛矿材料的PLQY也近100%。然而，随着研究的进一步加深，许多制约其发展应用的问题也接踵而来。首当其冲的是稳定性；还有所报道的材料中铅基钙钛矿材料性能最优，而铅对环境的危害极大。针对前一种问题，研究者做了很多工作来提高稳定性，例如表面修饰等。针对后一问题，学者们也研究了铅基替换元素，获得了较好的成果。然而相比于铅基钙钛矿，各方面性能还是不尽人意。因此，优化工艺，获得高质量非铅钙钛矿材料任重道远。

目前合成钙钛矿量子点的种类有很多，而钙钛矿胶体量子点作为光学、电学器件的原材料，制备的薄膜更具均一性，制备方法简单、快捷，有利于提高光电器件的性能。钙钛矿胶体量子点的合成方法常用的为液相合成方法，在此种方法中获得高性能钙钛矿胶体量子点的方式有两种，一种为室温合成钙钛矿胶体量子点，此方法简单易行，不需要惰性气体保护，利于产业化，然而此方法影响因素也随之增多，重复性较差。另外一种为高温合成，即热注入法，此方法一般需要惰性气体保护下合成，并且制备的前驱体溶液对环境要求也比较高，也需要在惰性气体保护下配制，实验操作相对繁琐复杂，实验不受外界环境影响，重复性高，受到研究者的青睐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全无机钙钛矿CsSnX₃纳米材料的合成方法，通过优化工艺，调控参数，获得不同形貌的发光性能较好的全无机钙钛矿CsSnX₃纳米材料。

本发明可通过如下技术方案实现，步骤如下。

步骤1，所述钙钛矿CsSnX₃纳米材料利用优化的热注入法，通过将羧酸铯溶液热注入到含有有机配体的锡前驱体的长链烷烃溶液 中进行反应，后经冰水浴淬灭获得。

步骤2，步骤1中，所述的热注入温度为80~200℃。

步骤3，步骤1中，所述的有机配体为有机酸与有机胺的混合物，体积比为1:1~1:5，所述的有机配体与长链烷烃溶剂的体积比为1:10~1:5。

步骤1中，所述的有机配体的锡前驱体的长链烷烃溶液通过如下方法获得。

（1）配制锡前驱体的长链烷烃溶剂：将卤化锡溶解到长链烷烃溶剂中，同时加入少量三正辛基膦，在100℃下真空干燥1小时，除水除氧备用。

（2）配制有机配体：将有机酸与有机胺混合液在120℃下真空干燥1小时，后换氮气。

（3）将步骤（2）所得的有机配体注入到步骤（1）中，获得含有有机配体的锡前驱体的长链烷烃溶液。

优选的，所述的有机酸与有机胺为碳链长度为4个以上，所述的长链烷烃溶剂为十八烯、十八烷烃、十六烷烃等。

优选的，所述的有机酸与有机胺为油酸与油胺。

优选的，所述的羧酸铯溶液为油酸铯的十八烯溶液。