一种零维钙钛矿铯铅溴纳米片及其制备方法和应用与流程

本发明属于半导体发光材料技术领域，具体涉及一种零维钙钛矿铯铅溴(cs4pbbr6)纳米片及其制备方法和应用。

背景技术：

无机卤化钙钛矿纳米材料是一种新型的无机功能材料，以优异的光学和电学性能在光电探测、发光二极管和微激光等领域具有广泛的应用前景。近年来，无机卤化钙钛矿纳米材料引起了越来越多学者的兴趣，尤其是对新型低维钙钛矿材料的研究。其中journaloftheamericanchemicalsociety在2015年报道了三维cspbx3(x＝cl,br,cl)纳米片的制备方法(j.am.chem.soc.2015,137,16008-16011)，advancedopticalmaterials在2016年报道了二维cspb2br5的合成方法(adv.opticalmater.2016,doi:10.1002/adom.201600788)，但钙钛矿材料cs4pbbr6的制备方法及其在光电器件方面的应用报道较少，虽然acsenergyletter在2016年报道了cs4pbbr6纳米晶的合成(acsenergylett.2016,1,840-845)，但是该方法制备周期较长，因此急需一种制备周期短且操作简单的cs4pbbr6纳米晶的制备方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种零维钙钛矿铯铅溴(cs4pbbr6)纳米片的制备方法；目的之二在于提供一种零维钙钛矿铯铅溴(cs4pbbr6)纳米片；目的之三在于零维钙钛矿铯铅溴(cs4pbbr6)纳米片在光电器件中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将csco3加入油酸中，惰性气体保护下加热至所述cs2co3完全溶解，获得油酸铯前驱液，所述csco3与油酸的质量体积比为450:4.3，mg:ml；

(2)将pbbr2、n,n-二甲基甲酰胺、氢溴酸、油酸与油胺混匀，获得pbbr2溶液，所述pbbr2、n,n-二甲基甲酰胺、氢溴酸、油酸与油胺的质量体积比为11:1:0.03:0.1:0.15，g:ml:ml:ml:ml；

(3)将步骤(1)中获得的油酸铯前驱液与正己烷和油酸混匀后再加入步骤(2)中获得的pbbr2溶液，惰性气体保护下于20-40℃下反应15-25min后，以有机溶液进行提纯，制得零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片，所述步骤(1)中获得的油酸铯前驱液、正己烷、油酸与步骤(2)中获得的pbbr2溶液的体积比为0.4:10:5:1。

优选的，步骤(1)和步骤(3)中，所述惰性气体为氮气或氩气中的一种。

优选的，步骤(1)中，所述加热至所述cs2co3完全溶解具体为在120℃下加热1h。

优选的，所述惰性气体保护下于25℃下反应20min。

优选的，步骤(3)中，所述有机溶液为甲苯、正己烷、或三氯甲烷中的一种。

优选的，步骤(3)中，所述提纯具体为以7000-8000r/min的转速离心3-5min。

2、由所述的方法制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片。

3、所述的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片在光电器件中的应用。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种零维钙钛矿铯铅溴(cs4pbbr6)纳米片及其制备方法和应用，该方法中利用低温反相微乳液法，通过合理控制各原料的物料比及各反应条件，使最终制备的钙钛矿cs4pbbr6纳米片从原子空间排布上而言为零维材料，该cs4pbbr6纳米片呈六边形具有良好的晶体结构且结构稳定，粒径分布在500-600nm，尺寸均匀，其荧光效率高，可在工业生产中进行推广，尤其在光电探测、发光二极管(qled)、微激光方面有着潜在的应用价值。该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片制备方法简单，易操作，且产率高，适合工业化生产。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的晶体结构图；

图2为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的x射线衍射图；

图3为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的扫描电子显微镜图；

图4为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的扫描电子显微镜图和x射线能量色散光谱图；

图5为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的透射电子显微镜图(a)和高分辨率透射电子显微镜图(b)；

图6为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的荧光光谱图和紫外-可见光吸收光谱图；

图7为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片在常温常压下于空气中分别储存1天、1个月和2个月后的x射线衍射图谱(a)和荧光光谱图(b)。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

制备零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片

(1)将450mgcsco3加入4.3ml油酸中，氮气保护下在120℃下加热1h后获得油酸铯前驱液；

(2)将11gpbbr2、1mln,n-二甲基甲酰胺、0.03ml氢溴酸、0.1ml油酸与0.15ml油胺混匀，获得pbbr2溶液；

(3)将0.4ml步骤(1)中获得的油酸铯前驱液与10ml正己烷和5ml油酸混匀后再加入1ml步骤(2)中获得的pbbr2溶液，氮气保护下于25℃下反应20min后，以有甲苯进行离心提纯，离线提纯时的转速为8000r/min，离心时间为3min，制得零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片。

实施例2

与实施例1的区别在于，步骤(3)中，将0.4ml步骤(1)中获得的油酸铯前驱液与10ml正己烷和5ml油酸混匀后再加入1ml步骤(2)中获得的pbbr2溶液，氮气保护下于20℃下反应25min后，以有甲苯进行离心提纯，离线提纯时的转速为7500r/min，离心时间为4min，制得零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片。

实施例3

与实施例1的区别在于，步骤(3)中，将0.4ml步骤(1)中获得的油酸铯前驱液与10ml正己烷和5ml油酸混匀后再加入1ml步骤(2)中获得的pbbr2溶液，氮气保护下于40℃下反应15min后，以有甲苯进行离心提纯，离线提纯时的转速为7000r/min，离心时间为5min，制得零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片。

图1实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的晶体结构图，由图1可知，金属卤化物pbbr6^4-正八面体被一价阳离子cs⁺完全隔离，具有单独的金属卤化物单元。

图2为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的x射线衍射图，由图2可知，该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片为纯斜方相cs4pbbr6晶体。

图3为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的扫描电子显微镜图，由图3可知，该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片具有规则的六边形结构，粒径分布在500-600nm。

图4为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的扫描电子显微镜图和x射线能量色散光谱图，由图4中x射线能量色散光谱可知，该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片中cs、pb、br三种元素均匀分布于cs4pbbr6纳米片上，元素比例为55.65:36.23:8.12。

图5为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的透射电子显微镜图(a)和高分辨率透射电子显微镜图(b)，由图5可知，该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片具有很好的结晶性。

图6为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的荧光光谱图和紫外-可见光吸收光谱图，由图6可知，该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片的紫外吸收峰位以及pl峰位为514nm。

图7为实施例1中制备的零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片在常温常压下于空气中分别储存1天、1个月和2个月后的x射线衍射图谱(a)和荧光光谱图(b)，由图7可知，该零维钙钛矿cs4pbbr6纳米片具有很好的稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。