一种新型具备高PLQY的金属卤化物钙钛矿单晶及其制备方法

本发明涉及新型功能材料领域，尤其涉及一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶及其制备方法。

背景技术：

1、在过去的几年中，卤化铅型钙钛矿表现出了各种优越的光电性质，包括高的光致发光量子产率(plqy)、窄的发射半高宽、宽的色域以及优异的电荷传输能力，致使它们在太阳能电池、光电探测器、发光二极管、闪烁体、激光等方面得到了广泛的研究。不幸的是，铅基钙钛矿通常受限于抗湿热稳定性，以及铅的潜在毒性，这严重限制了它们的实际应用。

2、pb可以被无毒的多价阳离子取代，非铅金属卤化物如cssnx3、cs2snx6、cs3bi2x9、cs3sb2x9等已成功实现。然而，由于大量的缺陷或取代阳离子的氧化，几乎所有这些化合物都表现出低plqy。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶及其制备方法，以二苯胍作为阳离子组成零维非铅金属卤化物钙钛矿，从而解决现有技术中非铅金属卤化物表现出低plqy的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其步骤是：

3、将sbx3和二苯胍氢卤酸盐混合，得到溶质；sbx3和二苯胍氢卤酸盐的摩尔比为1∶2～5；

4、将溶质加入透明玻璃瓶中，并在透明玻璃瓶中加入有机溶剂后搅拌至溶质完全溶解，形成溶液；

5、将溶液通过溶剂缓慢挥发法或降温结晶法操作，得到金属卤化物钙钛矿单晶。

6、进一步的，所述sbx3中x为卤化物或者拟卤化物。

7、进一步的，所述x为cl、br或i。

8、进一步的，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。

9、进一步的，所述搅拌的过程为：在透明玻璃瓶中放入磁力搅拌子，在磁力搅拌机上搅拌10～20mi n，使溶质完全溶解。

10、进一步的，所述溶剂缓慢挥发法操作的步骤是：

11、用聚四氟乙烯对溶液进行过滤，去除杂质；

12、将过滤后的溶液注入干净的透明玻璃瓶中，并用具有小孔的盖体封紧；所述小孔直径为0.2～0.8cm；

13、对透明玻璃瓶进行冷藏静置100～140h等待溶剂缓慢挥发，最终生成金属卤化物钙钛矿单晶。

14、进一步的，所述降温结晶法操作的步骤是：

15、在透明玻璃瓶中放入高温磁力搅拌子后将盖子密封，在磁力加热搅拌机上搅拌15mi n，加热温度为80-140摄氏度；

16、将透明玻璃瓶放入烘箱中，以1℃/15mi n的降温速率降温到室温，最终生成金属卤化物钙钛矿单晶。

17、为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶，其特征是：采用上述任一项所述制备方法得到的由六卤合锑阴离子和n，n-二苯胍阳离子组成的化合物(c13h13n3)3sbx6。

18、进一步的，所述x为卤化物或者拟卤化物。

19、进一步的，所述x为cl、br或i。

20、本发明的有益效果是：

21、1.本发明提出将二苯胍作为阳离子组成零维非铅金属卤化物钙钛矿，由于获得的卤化物钙钛矿结构的维数为零，与一维、二维和三维相比，可以提高振动自由度，有利于获得更高效、更低维的材料，有利于自捕获激子(ste)的形成。

22、2.本发明使用溶剂缓慢挥发法和降温结晶法合成上述材料，溶剂缓慢挥发法操作简单，易于生成大尺寸单晶材料；降温法便捷快速，效率高，产量高，便于工业化生产；可根据需求完成大尺寸和大批量上述发光材料的制作。

23、3.本发明制备的(c13h13n3)3sbx6单晶形态材料，最大尺寸可达厘米级，plqy可达到80％以上。

24、为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

技术特征：

1.一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其步骤是：

2.根据权利要求1所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其特征在于：所述sbx3中x为卤化物或者拟卤化物。

3.根据权利要求2所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其特征在于：所述x为cl、br或i。

4.根据权利要求3所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。

5.根据权利要求4所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其特征在于：所述搅拌的过程为：在透明玻璃瓶中放入磁力搅拌子，在磁力搅拌机上搅拌10～30min，使溶质完全溶解。

6.根据权利要求5所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其特征在于：所述溶剂缓慢挥发法操作的步骤是：

7.根据权利要求5所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶制备方法，其特征在于：所述降温结晶法操作的步骤是：

8.一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶，其步骤是：采用上述权利要求7或8任一项所述制备方法得到的由六卤合锑阴离子和n,n-二苯胍阳离子组成的化合物(c13h13n3)3sbx6。

9.根据权利要求8所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶，其特征在于：所述x为卤化物或者拟卤化物。

10.根据权利要求9所述的一种新型具备高plqy的金属卤化物钙钛矿单晶，其特征在于：所述x为ci、br或i。

技术总结
本发明公开了一种新型具备高PLQY的金属卤化物钙钛矿单晶及其制备方法，将SbX<subgt;3</subgt;和二苯胍氢卤酸盐混合，得到溶质；SbX<subgt;3</subgt;和二苯胍氢卤酸盐的摩尔比为1∶2～5；将溶质加入透明玻璃瓶中，并在透明玻璃瓶中加入有机溶剂后搅拌至溶质完全溶解，形成溶液；将溶液通过溶剂缓慢挥发法或降温结晶法操作，得到金属卤化物钙钛矿单晶；本申请提出将二苯胍作为阳离子组成零维非铅金属卤化物钙钛矿，由于获得的卤化物钙钛矿结构的维数为零，与一维、二维和三维相比，可以提高振动自由度，有利于获得更高效、更低维的材料，有利于自捕获激子(STE)的形成。

技术研发人员：窦永江,王志方,黄全振
受保护的技术使用者：河南工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13