一种利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法及其在光电器件上的应用

本申请属于钙钛矿纳米晶合成，具体涉及一种利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法及其在光电器件上的应用。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿材料因其优异的性能在光电器件领域的得到广泛的应用。有机-无机杂化钙钛矿由于其不稳定性限制了它的发展，因此全无机钙钛矿逐渐走入人们的视野。全无机钙钛矿纳米材料制备简易并且形貌可调，除了常见的纳米块外，还有球形量子点、纳米线、纳米棒、纳米片等。钙钛矿纳米晶的光电性能与其形貌和结构息息相关，因此深入的研究全无机钙钛矿纳米晶的形貌调控至关重要。

2、与其他形貌或结构的钙钛矿纳米晶相比，异质结钙钛矿纳米棒不仅具备高吸收系数、高荧光量子产率、带隙可调谐等优点，还具有高载流子迁移率，高线偏振度光发射的特性，这使得它们在液晶显示器(lcd)、发光二极管、激光加工、动态显示及生物医学成像等领域脱颖而出。目前采用的注入式合成法往往成核和生长速率过快，使得钙钛矿纳米晶的形貌和尺寸很难有效控制，从而限制了其应用。

3、yongkai wang et.(advanced functional materialsvolume 31,issue 222011251；reversible transformation between cspbbr3 perovskite nanowires andnanorods with polarized optoelectronic properties.)公开了一种直径2-3nm超细cspbx3钙钛矿纳米线的合成法，其还公开了将纳米线胶体分散在环己烷中，它们会转变成纳米棒，纳米棒的长度和直径可通过浓度和时间调控，将这些纳米棒分散到合成上清液中，又能重新转变为纳米线，该种方法制备纳米线时首先需要高温制备油酸铯和油酸铅溶液(120℃)，然后将两者溶液混合得到纳米线胶体溶液，在纳米线转化为纳米棒之前还需要离心并重新分散得到稳定的纳米线胶体溶液，整个过程步骤较多，合成条件要求较高，而且离心并重新分散纳米线胶体溶液会使得纳米线表面态发生巨大变化，引入更多不可控变量，最终使得无法精准调控纳米棒的生成。

技术实现思路

1、针对现阶段无机钙钛矿纳米棒生产上存在的问题，在充分理解纳米棒生长机制后，本发明提供了一种利用二次生长的方式从无机钙钛矿纳米线得到异质结纳米棒的制备方法，该方法简单、引入变量少，成本低，制备出的纳米棒量子效率高，偏振度高，可监测其中间过程，从而能更准确的跟踪其生长过程，最终精准控制纳米棒的长径比。

2、本申请的技术方案如下：

3、一种利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，包括以下步骤：

4、(1)将一价阳离子化合物、卤化物bx2、配体、弱极性或者无极性有机溶剂、酸性水溶液混合，在室温条件下连续超声或者搅拌，反应，即可制得无机钙钛矿纳米线；

5、(2)将步骤(1)的混合物静置后，取上层溶液与步骤(1)所述弱极性或者无极性溶剂混合，加入卤化物，并继续搅拌，反应，即可得到无机钙钛矿异质结纳米棒的胶体溶液；

6、(3)将步骤(2)的胶体溶液离心，弃去清液后，真空干燥箱中干燥，即可得到钙钛矿纳米棒粉末。

7、优选地，步骤(2)所述的卤化物包括卤化钠、卤化铯、卤化锌、卤化铒、卤化铋、卤化银、卤化钕和卤化钴中的至少一种。

8、优选地，步骤(1)中所述的一价阳离子化合物为碳酸铯、碳酸铷、醋酸铯、醋酸铷、油酸铯、溴化铯、溴化铷中的一种或多种；和/或

9、所述的卤化物bx2，b为铅、锡或锰中的一种，x为氯、溴、碘中的一种或任意两种组合；和/或

10、所述的配体为油酸、油胺、磷脂酰胆碱、三正辛基氧化膦、三异辛基磷酸酯、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、柠檬酸或柠檬酸盐、端基为羧基或氨基的聚乙二醇、丙烯酸二甲氨基乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、十八酸、十八胺和1-丁基-1-甲基哌啶四氟硼酸酯中的至少一种；和/或

11、所述的弱极性或者无极性有机溶剂为乙酸乙酯、1，4二氧六环、甲酸甲酯、乙酸甲酯、四氢呋喃中的一种，且一价阳离子化合物和卤化物bx2仅少量溶解或不溶解于其中。

12、优选地，步骤1中，所述的一价阳离子、卤化物bx2摩尔比为1:1-1:2；和/或

13、所述的反应温度为20℃～90℃；和/或

14、所述的酸性水溶液为盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氢碘酸或者有机酸水溶液中的一种；和/或

15、步骤1中，所述的酸性水溶液、非极性溶剂体积比为2％～5％；和/或

16、纳米线长度大于600nm，宽度2nm–6nm。

17、优选地，步骤(2)中所述取上层清液应在步骤(1)进行15min后，此时反应液在紫外光下具有明亮的蓝色或青蓝色荧光。

18、更进一步地，步骤(2)中，加入卤化物与所取上清液中钙钛矿纳米线的摩尔比为0.05～0.5；和/或

19、步骤(2)中，纳米线逐渐转变为纳米棒，异质结构处于纳米棒的两端，纳米棒的宽度2nm–6nm，纳米棒的长度为10nm-200nm；和/或

20、反应温度为20℃～90℃。

21、升高温度能够加速转变过程，且步骤(2)加入的卤化物在纳米棒两端生长较快，并逐渐转变为哑铃状。

22、更进一步地，步骤(2)中，加入反应瓶b的溶剂量是从反应瓶a中取出量的1％-2000％。

23、本发明的另一个目的，保护上述方法制备得到的无机钙钛矿异质结纳米棒。

24、本发明的另一个目的，保护上述无机钙钛矿异质结纳米棒在激光器或偏振光源上的应用。

25、更进一步地，所述的无机钙钛矿异质结纳米棒量子效率可达90％以上，发光偏振度可达0.86。

26、本发明的有益效果

27、(1)本发明利用无机钙钛矿纳米线制备异质结纳米棒，方法简单、调控精准、成本低；

28、(2)本发明制备出的全无机钙钛矿异质结纳米棒能够实现均一的形貌，稳定性好，量子效率可达90％以上，发光偏振度可达0.86；

29、(3)本发明合成全无机钙钛矿异质结纳米棒经分离提纯干燥后即可得到大批量粉末样品，产率高，易于存储及运输。

技术特征：

1.一种利用纳米线制备高偏振度无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，其特征在于，步骤(2)所述的卤化物包括卤化钠、卤化铯、卤化锌、卤化铒、卤化铋、卤化银、卤化钕和卤化钴中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的一价阳离子化合物为碳酸铯、碳酸铷、醋酸铯、醋酸铷、油酸铯、溴化铯、溴化铷中的一种或多种；和/或

4.根据权利要求1-3任一所述的利用纳米线制备无机钙异质结钛矿纳米棒的方法，其特征在于，步骤1中，所述的一价阳离子、卤化物bx2摩尔比为1:1-1:2；和/或

5.根据权利要求1所述的利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，其特征在于，步骤(2)中所述取上层清液应在步骤(1)进行15min后，此时反应液在紫外光下具有明亮的蓝色或青蓝色荧光。

6.根据权利要求1所述的利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，其特征在于，步骤(2)中，加入卤化物与所取上清液中钙钛矿纳米线的摩尔比为0.05～0.5；和/或

7.根据权利要求1所述的利用纳米线制备无机钙钛矿异质结纳米棒的方法，其特征在于，步骤(2)中，加入反应瓶b的溶剂量是从反应瓶a中取出量的1％-2000％。

8.采用权利要求1-7任一所述的方法制备得到的无机钙钛矿异质结纳米棒。

9.权利要求8所述的无机钙钛矿异质结纳米棒在激光器或偏振光源上的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的无机钙钛矿异质结纳米棒量子效率可达90％以上，发光偏振度可达0.86。

技术总结本申请属于钙钛矿纳米晶合成技术领域，具体涉及一种利用纳米线制备高偏振度无机钙钛矿异质结纳米棒的方法及其在光电器件上的应用。方法包括以下步骤：(1)将一价阳离子化合物、卤化物BX<subgt;2</subgt;、配体、弱极性或者无极性有机溶剂、酸性水溶液混合，在室温条件下连续超声或者搅拌，反应；静置后，取上层溶液与所述弱极性或者无极性溶剂混合，加入卤化物，并继续搅拌，反应，即可得到无机钙钛矿异质结纳米棒的胶体溶液；离心，弃去清液后，真空干燥箱中干燥，即可得到钙钛矿纳米棒粉末。制备出的纳米棒量子效率高，可监测其中间过程，从而能更准确的跟踪其生长过程，最终精准控制纳米棒的长径比。技术研发人员：刘丽娟,孔晓波,王卓然受保护的技术使用者：衢州学院技术研发日：技术公布日：2024/5/27