[发明专利]一种钙钛矿纳米线及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于光学材料技术领域，提供了一种钙钛矿纳米线及其制备方法和应用，该钙钛矿纳米线的制备方法包括以下步骤：将十八烯、油酸和铯源进行加热溶解，得到前驱体溶液；将氯化铅、油酸、稀土乙酸盐、十八烯、辛酸、辛胺和油胺进行混合，得到透明溶液；将前驱体溶液注入到透明溶液中，低温冷却，并分散到非极性溶剂中，得到所述钙钛矿纳米线。本发明实施例提供的制备方法操作简单，耗时少，耗能低，其所制备的蓝紫光CsPbCl₃钙钛矿纳米线的样品相稳定，形貌尺寸均一，半峰宽窄，发光色纯度高，表面缺陷少，量子效率高。

技术领域

本发明属于光学材料技术领域，尤其涉及一种钙钛矿纳米线及其制备方法和应用。

背景技术

金属卤化物钙钛矿纳米晶（ABX₃）具有吸收系数大、发射波长可调谐、扩散长度长、光学增益高等优点，这些特性使其在太阳能电池、发光二极管、光电探测器、激光器等领域得到广泛应用。与传统的II-VI、III-V和IV-VI半导体纳米晶不同，钙钛矿纳米晶具有较软的离子晶格。这种离子性质其容易进行阴离子交换反应，从而得到具有不同组分的粒子（例如CsPbCl₃、CsPbBr₃、CsPbI₃）及其混合阴离子合金。然而，它们的离子性质也使得钙钛矿的生长速度极快，纳米晶生长的完成时间从不到一秒到几秒不等，快速的生长速度使得钙钛矿型纳米晶的最终形状难以控制。与其他胶体纳米晶一样，由于量子限域效应，CsPbX₃纳米晶体的光学和电学性能与它们的尺寸和形貌高度相关。

一维钙钛矿纳米线由于其各向异性的几何结构、大的比表面积以及直接的电荷传输路径，长期以来被认为是制备新型光电器件的最佳候选材料。此外，一维钙钛矿纳米结构也表现出优异的光学性能，如高量子效率和较长的载流子扩散长度。因此，它们被广泛应各种光电器件中。因此，钙钛矿纳米线的合成与性质研究对于半导体纳米材料的应用具有重要意义。目前，对于CsPbCl₃纳米线的合成和应用的研究工作仍然面临着巨大挑战。

虽然目前已经有报道成功制备了绿光CsPbBr₃纳米线的案例，但是基于蓝紫光的CsPbCl₃纳米线的报道还没有，因此，CsPbCl₃纳米线的合成方法以及光学特性还有待进一步研究。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种钙钛矿纳米线的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种钙钛矿纳米线的制备方法，其包括以下步骤：

将十八烯、油酸和铯源进行加热溶解，得到前驱体溶液；

将氯化铅、油酸、稀土乙酸盐、十八烯、辛酸、辛胺和油胺进行混合，得到透明溶液；

将前驱体溶液注入到透明溶液中，低温冷却，并分散到溶剂中，得到所述钙钛矿纳米线。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述将十八烯、油酸和铯源进行加热溶解，得到前驱体溶液的步骤中，十八烯、油酸的体积比为(8~12):1，前驱体溶液中铯源的浓度为0.02~0.06g/mL。

作为本发明实施例的另一个优选方案，加热溶解的温度为110~130℃。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述铯源为碳酸铯；作为本发明实施例的另一个优选方案，所述将氯化铅、油酸、稀土乙酸盐、十八烯、辛酸、辛胺和油胺进行混合，得到透明溶液的步骤中，十八烯、油酸、油胺、辛酸和辛胺的体积比为(45~55):(4~6):(6~10):(3~5):(6~10)，稀土乙酸盐和氯化铅的摩尔比为(0.125~1):1。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述将氯化铅、油酸、稀土乙酸盐、十八烯、辛酸、辛胺和油胺进行混合，得到透明溶液的步骤，具体包括：