一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法

本发明属于量子点，涉及混合卤素钙钛矿纳米片的制备，具体而言，涉及一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法。

背景技术：

1、混合卤素钙钛矿可以以胶体纳米片(npls)的形式合成，具有单层(ml)级别的厚度控制，表现出强大的量子限制效应，从而通过控制溴化物或碘化物的厚度实现整个可见光波长范围内的可调谐发射基于卤化铅的钙钛矿纳米粒子。此外，与块体对应物相比，npls表现出窄发射峰、高激子结合能和更高比例的辐射复合，使其成为发光二极管(led)应用的理想候选者。

2、钙钛矿材料固有的离子晶体性质和高浓度的空位导致其晶体结构不稳定，这在纳米片中尤其明显；原因是纳米片仅具有几个原子层厚的厚度。尽管这种不稳定给钙钛矿纳米片在电致发光或量子信息应用带来了挑战，但同时也赋予了钙钛矿纳米片一些新的应用角度。经过强连续激光辐照的纳米片会逐渐合并，并最终转变为体块相，从而导致发光波长的改变，这表明钙钛矿纳米片具有成为优异光制图化油墨的潜力，能用于显示、光学信息记录和存储、防伪和加密。

3、目前，钙钛矿纳米片的主流合成方法为热注入法合成，仅针对于单卤素钙钛矿纳米片，且纳米片厚度难以调节，此外，混合卤素钙钛矿纳米片的直接合成尚未有报道。

技术实现思路

1、为了解决目前混合卤素钙钛矿纳米片无法直接合成的问题，本发明的主要目的是提供一种混合卤素钙钛矿纳米片的直接制备方法，在该方法中，采用了配体辅助再沉淀法进行混合卤素钙钛矿纳米片的制备，可实现混合卤素钙钛矿纳米片的直接制备，且纳米片厚度可控，操作简便。

2、本发明提供一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其包括以下步骤：

3、步骤一、将cs2co3粉末加入油酸中，搅拌溶解，得到铯前驱体溶液。

4、步骤二、制备一种或多种卤化铅前驱体混合溶液；卤化铅前驱体混合溶液的制备过程为：将油胺，油酸，以及对应类型的卤化铅，加入甲苯中，搅拌溶解，得到卤化铅前驱体溶液。

5、步骤三、将铯前驱体溶液，与步骤二得到的一种或多种卤化铅前驱体混合溶液混合并以900-1200r/min的转速剧烈搅拌4s～10s；之后，加入丙酮促使纳米片形成，并持续搅拌1min～3min。丙酮与剧烈搅拌后的混合溶液的体积比为(0.5～3):1。

6、步骤四、将步骤三所得产物进行离心处理实现提纯，所得固相产物为卤素钙钛矿纳米片。

7、制得的卤素钙钛矿纳米片的化学式为cspbx3，其中x为一种或多种卤素(cl、br和i)，当x为多种卤素时，各卤素的原子个数之和为3，比如卤素为br和i时，上述cspbx3化学式为cspbixbr3-x。

8、作为优选，步骤三中，铯前驱体溶液中的铯离子与所有卤化铅前驱体混合溶液中的铅离子的摩尔比为(1～5):10。

9、作为优选，步骤三中的反应温度为20℃～38℃。

10、作为优选，步骤四得到的g卤素钙钛矿纳米片的厚度为2.8nm～9.6nm；根据钙钛矿纳米片的目标厚度x，调节步骤三中使用的铯前驱体溶液的铯离子与所有卤化铅前驱体混合溶液的铅离子的摩尔比y；目标厚度x越大，则摩尔比y越大。

11、作为优选，步骤四中的剧烈搅拌的时长为5s～20s。

12、作为优选，步骤一得到的铯前驱体溶液中铯离子的浓度为18.1mmol/l～21mmol/l。步骤二得到的卤化铅前驱体混合溶液中铅离子的浓度为9.05mmol/l～10.5mmol/l。

13、作为优选，步骤一和二中的搅拌溶解的过程均为：在90℃～120℃下以900r/min～1200r/min的转速持续搅拌60min～90min。

14、作为优选，步骤二中，油胺与油酸的体积比为1:(0.9～1.05)；油胺与甲苯的体积比为1:(90～100)。

15、作为优选，步骤二中制备两种卤化铅前驱体混合溶液，对应的两种卤化铅分别为br和i。

16、作为优选，步骤四中，离心处理的转速为3000r/min～6000r/min，时长为2min～5min。

17、作为优选，步骤四中，将离心所得固相产物分散在无水正己烷中。

18、本发明的有益效果为：

19、1.本发明采用配体辅助再沉淀法进行钙钛矿纳米片的合成，反应可在室温下进行，操作简单。

20、2.本发明通过调节铯前驱体溶液中铯离子与卤化铅前驱体混合溶液中铅离子的比例，即可实现了纳米片厚度的调节。

21、3.本发明中通过同时加入多种卤化铅前驱体混合溶液，即可便捷地实现混合卤素钙钛矿纳米片的直接合成。

技术特征：

1.一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤三中，铯前驱体溶液中的铯离子与所有卤化铅前驱体混合溶液中的铅离子的摩尔比为(1～5):10。

3.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤三中的反应温度为20℃～38℃。

4.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤四得到的g卤素钙钛矿纳米片的厚度为2.8nm～9.6nm；根据钙钛矿纳米片的目标厚度x，调节步骤三中使用的铯前驱体溶液的铯离子与所有卤化铅前驱体混合溶液的铅离子的摩尔比y；目标厚度x越大，则摩尔比y越大。

5.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤四中的剧烈搅拌的时长为5s～20s。

6.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤一得到的铯前驱体溶液中铯离子的浓度为18.1mmol/l～21mmol/l；步骤二得到的卤化铅前驱体混合溶液中铅离子的浓度为9.05mmol/l～10.5mmol/l。

7.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤一和二中的搅拌溶解的过程均为：在90℃～120℃下以900r/min～1200r/min的转速持续搅拌60min～90min。

8.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤二中，油胺与油酸的体积比为1:(0.9～1.05)；油胺与甲苯的体积比为1:(90～100)。

9.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤二中制备两种卤化铅前驱体混合溶液，对应的两种卤化铅分别为br和i。

10.根据权利要求1所述的一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法，其特征在于：步骤四中，离心处理的转速为3000r/min～6000r/min，时长为2min～5min；离心所得固相产物分散在无水正己烷中。

技术总结本发明公开了一种基于配体辅助再沉淀法的钙钛矿纳米片制备方法；该方法如下：一、获取铯前驱体溶液。二、获取卤化铅前驱体溶液。三、将铯前驱体溶液，与步骤二得到的一种或多种卤化铅前驱体混合溶液混合并剧烈搅拌；之后，加入丙酮促使纳米片形成。四、将步骤三所得产物进行离心处理实现提纯，所得固相产物为卤素钙钛矿纳米片。本发明采用配体辅助再沉淀法进行钙钛矿纳米片的合成，反应可在室温下进行，操作简单。本发明通过调节铯前驱体溶液中铯离子与卤化铅前驱体混合溶液中铅离子的比例，即可实现了纳米片厚度的调节。本发明中通过同时加入多种卤化铅前驱体混合溶液，即可便捷地实现混合卤素钙钛矿纳米片的直接合成。技术研发人员：求思斌,张辉朝,黄博受保护的技术使用者：杭州电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29