[发明专利]一种制备MAPbX3

说明书

一种制备MAPbXsubgt;3/subgt;纳米线的方法，本发明方法将PbXsubgt;2/subgt;溶于去离子水中，搅拌几分钟，静置老化一段时间，得到一维Pb(OH)X纳米线。然后再将Pb(OH)X纳米线暴露于MAX蒸气后转化为MAPbXsubgt;3/subgt;纳米线。制备过程中不使用任何有机溶剂、酸和碱，制备的MAPbXsubgt;3/subgt;纳米线与有机溶剂制备的纳米线具有相似的光学性能。该绿色制造方法可以减轻工业化过程中对环境的污染，并能显著降低成本。

技术领域

本发明属于铅卤钙钛矿领域，具体地涉及一种MAPbX₃纳米线的制备方法。

背景技术

钙钛矿材料结构式一般为ABX₃，A和B是两种阳离子，x是阴离子。其中MAPbBr₃晶体是一类典型的钙钛矿结构材料，A位是有机阳离子CH₃NH₃⁺，B位Pb²⁺，x位则为卤素离子Br^-。MAPbBr₃晶体属于立方晶系。其结构特点是：(1)B位离子和x位离子组成的八面体通过顶点的A位离子相互连接，组成稳定的三维网状结构，该结构的稳定性比共棱、共面连接更高：(2)共顶点连接会使八面体的间隙大于共棱或共面连接形成的间隙，这使得填入较大尺寸的有机胺类离子时，仍能保持稳定的结构，并且有利于缺陷的扩散迁移。这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质，在化学、物理领域有较大的应用前景。

此外，现有技术中制备羟卤铅矿Pb(OH)X的方法有很多，比如博士论文(沈晓芳.低维纳米材料的合成、表征及分析应用[D].天津:南开大学,2008)中介绍一种微波-超声波复合辅助快速合成一维维/纳米线的Pb(OH)Br的方法，其制备过程中采用铅盐和含溴的等离子液体在传统70摄氏度下加热或者采用微波、超声或其组合的方式均得到了一维Pb(OH)Br纳米线，从其结果中可以看出，当只采用加热时得到的Pb(OH)Br直径为20-30微米，当采用等离子溴盐结合微波或超声手段时可以得到直径为0.1-2微米的Pb(OH)Br，但其制备过程复杂，等离子溴盐的制备过程复杂且超声或微波能耗较高。

现有技术CN110387223A和CN110589877A均公开了一种一维微米的Pb(OH)Br的制备方法，其特征在于采用PbBr₂作为前驱体，采用DMSO作为前驱体的溶剂，同时采用油酸和油胺作为配体时在常温下搅拌时可以制备得到一维微米的Pb(OH)Br。其制备方法中也需要采用大量的前驱体溶剂和配体才能制备得到一维微米的Pb(OH)Br，其制备成本较高，同时溶剂的使用也为后期产品的分离和环境污染带来一定的负面影响。

现有技术CN108807986A中公开了一种碱式氯化铅微纳结构晶体的制备方法，其采用去离子水作为溶剂，但是其制备过程中必须要加入三乙胺作为沉淀剂，同时得到的产品形貌为小棒状，小棒状的长度约为300-1600nm，厚度约为30-40nm，但制备过程中需要加入有毒的三乙胺试剂，容易污染环境且成本较高。

而MAPbX₃的制备原理就比较简单，一般反应方程式可以简要描述如下：CH₃NH₃X+PbX₂＝CH₃NH₃PbX₃，目前人们已经采用了多种技术从溶液中生长MAPbX₃钙钛矿单晶。包括溶液降温法，逆温差结晶法，顶部籽晶溶液生长法，反溶剂蒸汽辅助结晶法等。这些方法是通过改变温度、蒸气压等状态参数，使溶液达到过饱和，获得晶体生长的驱动力，从而使晶体从溶剂中析出。目前的这些方法中需要不同类型的有机溶剂，这些溶剂对环境有害，成本较高。

发明内容