[发明专利]一种113型和125型复合钙钛矿多级结构材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种113型和125型复合钙钛矿多级结构材料及其制备方法和应用，该复合钙钛矿多级结构材料包括113型钙钛矿纳米材料与125型钙钛矿纳米材料；113型钙钛矿纳米材料为纳米晶，125型钙钛矿纳米材料为纳米片，113型钙钛矿纳米材料嵌合在125型钙钛矿纳米材料中；113型钙钛矿纳米材料的结构分子式为CsPbX₃，125型钙钛矿纳米材料的结构分子式为CsPb₂X₅，X选自Cl、Br或I。本发明公开的复合钙钛矿多级结构材料，由113型钙钛矿纳米晶嵌入125型钙钛矿纳米片中复合而成，具有高稳定性与载流子迁移距离长等优点，有望在光电探测器、太阳能电池以及LED等光电领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料，尤其涉及一种113型和125型复合钙钛矿多级结构材料及其制备方法和应用。

背景技术

全无机铯铅卤钙钛矿纳米材料鉴于其具有宽光谱范围、高吸收系数、浅缺陷能级等优异的理化特性，在光电探测器、太阳能电池、LED等领域中都表现出极大的潜力。全无机铯铅卤钙钛矿结构主要为CsPbX₃(X选自Cl、Br或I)及其衍生物Cs₄PbX₆、CsPb₂X₅等，不同的结构具有不同的光电特性，其中CsPbX₃和CsPb₂X₅由于光学带隙适中，光电性能好，稳定性强，是现在研究的重点。

此外，纳米材料从维度上一般分为0维的纳米晶、1维的纳米线以及2维的纳米片等等，当尺寸小于材料本身的波尔激子半径时，量子限域效应明显，具有特殊的光电性能，如荧光特性，吸收特性等，从而可以更广泛地应用在光伏材料、发光材料等领域。

0维-1维、0维-2维等复合多级结构可以改变材料的稳定性、光电性能等多种性能，是材料改性、提升性能的一种重要的途径。但是，现有的钙钛矿复合多级结构的制备方法往往程序繁琐，成本较高，且均为同一结构的复合，并未出现不同组分的钙钛矿进行复合形成多级结构的技术方案。

发明内容

本发明公开了一种113型和125型复合钙钛矿多级结构材料，由113型钙钛矿纳米晶嵌入125型钙钛矿纳米片中复合而成，具有高稳定性与载流子迁移距离长等优点，有望在光电探测器、太阳能电池以及LED等光电领域有着广泛的应用前景。

具体技术方案如下：

一种113型和125型复合钙钛矿多级结构材料，包括113型钙钛矿纳米材料与125型钙钛矿纳米材料；

所述113型钙钛矿纳米材料为纳米晶，所述125型钙钛矿纳米材料为纳米片，所述113型钙钛矿纳米材料嵌合在所述125型钙钛矿纳米材料中；

所述113型钙钛矿纳米材料的结构分子式为CsPbX₃，所述125型钙钛矿纳米材料的结构分子式为CsPb₂X₅，X选自Cl、Br或I。

优选的：

所述113型钙钛矿纳米材料的粒径为2～10nm；

所述125型钙钛矿纳米材料呈正方形，边长为20～200nm。

本发明公开了一种结构新颖的复合钙钛矿多级结构材料，具有小尺寸113型钙钛矿纳米晶嵌入大尺寸125型钙钛矿纳米片的独特形貌，由于2～10nm的小粒径113型钙钛矿纳米晶具有量子尺寸效应，125型钙钛矿纳米片同时起到保护和传输载流子的作用，因此该多级结构兼具有优异的光电性能，高稳定性与载流子迁移距离长等优点，使得光生载流子可以更高效地产生与传输。有望在光电探测器、太阳能电池、LED领域中的应用。

本发明还公开了所述的113型和125型复合钙钛矿多级结构材料的制备方法，包括如下步骤：