纳米线的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于晶体材料制备工艺技术领域，具体地涉及钙钛矿结构CH3NH3PbBr3纳米线的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，有机金属卤化物钙钛矿CH3NH3PbX3U= Cl、Br、I)半导体材料成为光伏领域的“明星”。有机金属卤化物钙钛矿光伏电池的能量转换效率从2009年的3.8%快速攀升，短短几年中，目前已经达到将近20%。从历史上看，很少有基于某类材料体系的太阳能技术曾进步如此之快。除此之外，有机金属卤化物钙钛矿材料可以在常温常压下进行，制作成本低，并且能够通过高速度的溶液工艺低成本、大面积的制备光电器件。
[0003]CH3NH3PbBr3是光伏材料中常用的一种吸光材料，具有载流子迀移率高、扩散长度长、光吸收能力强、发光效率高等优点。同时，由于其具有高的结晶度，因此具有较少的表面态和中间带缺陷，有利于光伏器件获得较大的开路电压，这使得钙钛矿太阳能电池能够实现高效率光电转化。由于CH3NH3PbBr3纳米线具有一维结构，具有量子限阈效应，从而可以调控其能带结构，从而实现可见光范围内的不同颜色发光，这非常适合应用在激光，发光二极管和光探测器中，将在显示、照明和光通信方面大有作为。目前，哥伦比亚大学和威斯康星大学麦迪逊研究者已经利用CH3NH3PbBr3纳米线制备出了室温下波长可调的激光器，这种激光器有很低的激光阈值和高的质量系数。基于时间分辨荧光测试的动力学分析表明，这些CH3NH3PbBr3纳米线中的载流子复合率很低，因此激光量子效率接近100%。这种高效、可溶液加工、发光颜色可调节的CH3NH3PbBr3纳米线是开发纳米光电子器件和光伏器件的理想材料。
[0004]目前，关于CH3NH3PbBr3晶体的制备方法较多，如中国发明专利CN104141166A，但是关于CH3NH3PbBr3纳米线制备的报道很少。从目前发表的文献来看，研究者一般是采用模板法来制备CH3NH3PbBr3纳米线，即将CH3NH3PbBr3前驱体溶液注入到具有一维结构的模板当中，待CH3NH3PbBr3晶体生成，再将模板去除从而得到CH3NH3PbBr3纳米线。模板法制备工艺复杂，在去除模板过程中容易污染最终产品，不适宜于批量生产。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种钙钛矿结构CH3NH3PbBr3纳米线的制备方法，该方法合成工艺简单，且能可控生长不同尺寸的纳米线，解决了模板法制备钙钛矿结构CH3NH3PbBr3纳米线的工艺复杂、产品容易污染及不适宜于批量生产的问题。
[0006]为达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]一种实施钙钛矿结构CH3NH3PbBr3纳米线的制备方法，包括制备CH3NH3PbBr3的有机溶剂溶液，将CH3NH3PbBr3的有机溶剂溶液铺展在基底的亲水性表面进行有机溶剂的挥发；挥发有机溶剂后的基底再进行退火处理即得CH3NH3PbBr3纳米线。
[0008]具体的，所述的CH3NH3PbBr3的有机溶剂溶液的浓度为0.001?3g/mL。
[0009]更具体的，所述的退火处理的温度为30?80°C，退火时间为10?lOOmin。
[0010]进一步的，所述的制备CH3NH3PbBr3的有机溶剂溶液包括:在20?50 °C下将相同物质的量的PbBr2和CH3NH3Br加入到有机溶剂中溶解即得。
[0011]更进一步的，将所述的基底与水平面成O?20°角放置，然后将CH3NH3PbBr3的有机溶剂溶液滴到基底的亲水性表面上，在20?50°C下静置2?8h使有机溶剂挥发。
[0012]具体的，所述的有机溶剂为DMF(HC0N(CH3)2)或IPA(C3H8O)。
[0013]更具体的，所述的基底为玻璃基底、硅片基底、ITO玻璃基底或FTO玻璃基底。
[0014]还有，所述的基底的亲水性表面的处理方法包括:将基底依次在去离子水、丙酮和无水乙醇中进行表面清洗处理后，再将清洗处理后的表面通过紫外-臭氧清洗机处理10?60min使其形成亲水表面。
[0015]本发明提供的制备CH3NH3PbBr3纳米线的方法，具有以下优点:
[0016]本发明采用溶剂挥发与退火技术结合进行CH3NH3PbBr3纳米线的制备，通过发现在重力及液体表面张力的共同作用下，随着溶剂的挥发，溶质在析晶过程中，会趋向于生长为一维结构的现象，成功的制备出了纳米线的结构，不仅制备工艺简单，且通过不同溶质的含量的控制实现了可控尺寸进行纳米线生长的目的；解决了模板法制备钙钛矿结构CH3NH3PbBr3纳米线的工艺复杂、产品容易污染及不适宜于批量生产的问题。
【附图说明】
[0017]图1为实施例1中所制备CH3NH3PbBr3纳米线的X射线衍射图谱；
[0018]图2为实施例1中溶液浓度为2g/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制备CH3NH3PbBr3纳米线的光学显微照片；
[0019]图3为实施例2中溶液浓度为lg/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制备CH3NH3PbBr3纳米线的光学显微照片；
[0020]图4为实施例3中溶液浓度为0.05g/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制备CH3NH3PbBr3纳米线的扫描电子显微(SEM)照片；
[0021 ] 图5为对比例一中溶液浓度为0.05g/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制备CH3NH3PbBr3纳米线的扫描电子显微(SEM)照片
[0022]以下结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做具体说明。
【具体实施方式】
[0023]在研究过程中发现，在重力及液体表面张力的共同作用下，随着溶剂的挥发，溶质在析晶过程中，会趋向于生长为一维结构，基于这个发现，发明人开发了简单的溶液蒸发法来制备CH3NH3PbBr3纳米线，这种方法工艺简单，并且能够可控制备具有不同尺寸的CH3NH3PbBr3 纳米线。
[0024]本发明制备CH3NH3PbBr3纳米线的方法是将相同物质的量的PbBr2和CH3NH3Br加入到01^(!10^(013)2)中，在20?50°C下溶解，配置成浓度为0.001?3g/mL的溶液。然后将玻璃基底进行清洁及亲水处理，并使其和水平面成O?20°角放置。随后将所配置的CH3NH3PbBr3溶液滴到玻璃基底表面上，并在20?50°C下静置，使溶剂DMF缓慢挥发。将溶剂挥发结束的玻璃基底在30?80°C下进行退火处理10?lOOmin，最终得到CH3NH3PbBr3纳米线
[0025]本发明优选的制备方法是将相同物质的量的PbBr2和CH3NH3Br加入到DMF(HC0N(CH3) 2)中，在30 °C下溶解，得到浓度为0.001?Ig/mL的溶液。然后将玻璃基底进行清洁处理，并利用紫外-臭氧清洗机对基底表面进行处理30min，使其形成亲水表面。将经过亲水处理的玻璃基底和水平面成15°角放置。随后将所配置的CH3NH3PbBr3溶液滴到玻璃基底表面上，并在25 °C下静置，使溶剂DMF缓慢挥发。将溶剂挥发结束的玻璃基底在30?50 V下进行退火处理20?60min，最终得到CH3NH3PbBr3纳米线。
[0026]以下是本发明的最佳实施例。