一种低温制备CsPbBr3钙钛矿纳米晶的方法与流程

本发明涉及铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备领域，尤其涉及一种新的cspbbr3钙钛矿纳米晶的制备方法研究。

背景技术：

铅卤化物钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率、窄的发射光谱、可调的光谱范围（通过调节卤化物成分）和高的光稳定性，这些特点使其在光电器件中具有极大的潜力应用，比如说发光二极管（led）、纳米激光器、光探测器、荧光粉以及太阳能电池等领域。目前，最常用的制备钙钛矿纳米晶的方法是高温溶剂热注入法，另外还有用室温结晶法、超声法等方法，但是这些方法需要对溶剂进行除水工作且在有机溶剂中进行，工艺复杂且不环保。

技术实现要素：

基于上述现有技术，本发明要解决的技术问题在于提供一种直接以水作为溶剂的制备cspbbr3钙钛矿纳米晶的方法。

本发明提供了一种低温制备cspbbr3纳米晶的方法，包括以下步骤：a）取摩尔比为1:1的溴化铅和溴化铯以及适量的丁二酸二辛酯磺酸钠，分散到水中，得到均匀的水溶液；丁二酸二辛酯磺酸钠与溴化铅的摩尔比为1:1~5:1；

b）将a）得到的水溶液低温快速冷冻一段时间，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光，之后通过真空冷冻干燥机进行冷冻干燥，得到干燥的、含有由丁二酸二辛酯磺酸钠作为表面活性剂的cspbbr3纳米晶的粉末；

c）将b）所得的粉末分散于己烷中，然后进行离心并保存上清液，得到cspbbr3纳米晶分散液体。

步骤a）中丁二酸二辛酯磺酸钠是表面活性剂，步骤b）中低温快速冷冻的目的是快速冷冻水，同时利用冷冻的水分子限制cspbbr3晶体的生长空间从而成为纳米晶体，另外，低温对于cspbbr3晶体的形成具有促进作用，因此，任何快速冷冻方式都是可以被采用的，步骤c）中通过将粉末分散在己烷中，能够离心去除掉部分难以分散的块体状cspbbr3晶体。

进一步的，将步骤c）得到的上清液再加入与上清液体积比为4:1的乙酸乙酯并离心，离心后的沉淀分散于己烷中，即得到提纯的cspbbr3纳米晶分散液体。

加入乙酸乙酯可以沉淀出cspbbr3纳米晶体从而清洗掉多余的表面活性剂。

本发明公开了一种直接以水作为溶剂，再进行低温冷冻干燥的简便环保的cspbbr3钙钛矿纳米晶的制备方法。所述方法步骤简单，且使用水为溶剂，制备过程环保。

附图说明

图1表示本发明cspbbr3纳米晶的tem图。

图2表示本发明cspbbr3纳米晶的紫外可见光吸收光谱。

图3表示本发明cspbbr3纳米晶的光致发光光谱。

图4表示本发明cspbbr3纳米晶的xrd谱图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式给出进一步的说明。

一种低温制备cspbbr3纳米晶的方法，包括如下步骤：

a）取0.05mmol溴化铅、0.05mmol溴化铯、0.15mmol丁二酸二辛酯磺酸钠溶于10ml水中，通过超声或者加热溶液等方式得到分散溶解均匀的水溶液；

b）将步骤a）得到的水溶液利用液氮（采用液氮目的是快速冷冻水，同时利用冷冻的水分子限制cspbbr3晶体的生长空间从而成为纳米晶体）快速冷冻一段时间，直到冷冻的固体在紫外灯下出现荧光，之后通过真空冷冻干燥机进行冷冻干燥，可得干燥的、含有由丁二酸二辛酯磺酸钠作为表面活性剂的cspbbr3纳米晶的粉末；液氮冷冻可以由任何能够实现低温快速冷冻的方式代替；

c）将b）所得粉末分散于己烷（己烷的用量要保证粉末充分分散于己烷中即可）中8000rpm离心10min，保存上清液，再加入与上清液体积比为4:1的乙酸乙酯10000rpm离心15min，离心后的沉淀分散于适量己烷中，即得到提纯的cspbbr3纳米晶分散液体。若有不分散的块体存在，可以通过低速离心取上清液去除块体；

d）样品表征：直接取适量b）所得产物直接进行xrd的表征，取适量c）进行tem、紫外可见光吸收和光致发光的表征。附图1表示本发明cspbbr3纳米晶的tem图。附图2表示本发明cspbbr3纳米晶的紫外可见光吸收光谱。附图3表示本发明cspbbr3纳米晶的光致发光光谱。附图4表示本发明cspbbr3纳米晶的xrd谱图。

基于上述测验结果，可以看到，本发明的方法利用水作溶剂通过冷冻干燥过程可以制备出11nm左右的由丁二酸二辛酯磺酸钠作为表面活性剂的cspbbr3纳米晶，xrd图证明材料属于立方相，并且所制备的纳米晶具有强的光致发光，通过紫外光激发可产生绿色荧光，发光波长位于515nm处，并且光致发光光谱图中狭窄的半峰宽（18.6nm）证明了其具备很高的发光色纯度。本发明的制备方法直接使用水作溶剂制备cspbbr3纳米晶，简便易操作，且相比于有机溶剂，水更加环保。

上述实施方式仅用于说明本发明的内容，但这并非是对本发明的限制，本领域的相关技术人员在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出相应的调整和变型，因此所有等同替换或等效变型的方式形成的技术方案均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高效率制备CsPbBr3钙钛矿纳米晶的方法，属于铅卤化物钙钛矿纳米晶的制备领域。本发明利用水作为溶剂通过冷冻干燥的方法，制备了11 nm左右大小的由丁二酸二辛酯磺酸钠作为表面活性剂的立方相的CsPbBr3纳米晶，并且所制备的纳米晶体具有强的光致发光，通过紫外光激发可产生色纯度很高的绿色荧光。本发明的制备方法直接使用水作溶剂制备CsPbBr3纳米晶体，简便易操作，且相比于有机溶剂，水更加环保。本发明的方法为制备铅卤化物钙钛矿纳米晶指出了一条新的有效的途径。

技术研发人员：赵敏;张雪封;刘培植;曹海亮;郭俊杰
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2019.05.07
技术公布日：2019.08.16