一种形貌可控制备的全无机CsPbBr3钙钛矿纳米棒的方法

本发明属于半导体材料制备工艺，具体涉及到一种形貌可控制备的全无机cspbbr3钙钛矿纳米棒的方法。

背景技术：

1、新世纪以来，随着科技发展的进步，能源的不断消耗从而带来的能源危机以及环境污染等问题已经日益凸显，这已经开始影响到人类的生活的各个方面了。近年来，考虑到对能源的有效利用，为了降低当代文明发展活动中的成本，研究人员从材料本身的角度出发，不断的研究开发出各种绿色材料。在显示领域中，偏振光学器件一直是重要的研究方向，例如如今在液晶显示器中的塑料偏正片，能量损耗率高达一半(45％)。因此，如果能开发出自带偏振效应的发光材料的话，那么就能取代传统显示面板中的塑料偏振片，大大的减少能量损耗。一些半导体材料本身就具有各向异性的晶体结构或形貌，属于偏振敏感材料的范畴，可以直接发射和检测偏振光。更为重要的是，使用偏振敏感的材料可以避免使用体积笨重和刚性的光学元件，这使其在大规模集成和柔性电子方面显示出前所未有的应用前景。早期，无机化合物半导体被用作线性偏振发光和检测的偏振敏感材料，如一维的inp、zno、和cdse纳米线，二维的黑磷、硅烯、和锗烯纳米片等材料。目前具有偏振特性的发光材料种类和性能仍较为受限，因此寻求高效偏振发光材料仍是这一领域的研究重点。

2、卤化铅钙钛矿apbx3(a＝cs，ma，fa，x＝cl，br，i)因其优异的光电性能，如具有发射光高度饱和、发射波长易于在可见光谱范围内可调和高光致发光量子产率(plqy)等优点而受到广泛关注。自2015年kovalenko小组的开创性工作以来，cspbx3量子点的制备和应用在很短的时间内取得了相当大的进展，例如采用热注射法、溶剂热法、超声法、室温沉淀法、化学气相沉积法和界面转化法制备了形状和成分可控的cspbx3纳米材料。制备的cspbx3量子点已经被用于许多潜在的应用，包括太阳能电池、激光、发光二极管、和光电探测器。其中，一维apbx3纳米棒具有强束缚激子(>100mev结合能)，具有更大的跃迁能和尖锐的发射峰，被认为是未来集成光电器件的理想组成部分。

3、尽管目前人们已经研究出了许多方法能够得到钙钛矿纳米棒，但是能够可控的直接合成具有不同尺寸大小的钙钛矿纳米棒的合成方法仍然很少。这是由于钙钛矿纳米晶的成核和生长速度都非常快，使得实现可控形状大小的纳米棒更加困难。为了得到发射波长可调的钙钛矿纳米棒，tong等人报道了由配体诱导的cspbbr3钙钛矿纳米线在与卤化物pbx2配体溶液交换反应中断裂成低长宽比cspbx3(x＝cl,br和i)纳米棒的实验，纳米线到纳米棒的形状转变导致了非辐射衰减率的降低，从而提高了光致发光效率(angew.chem.int.ed.2018,57,16094–16098)。为了获得形状可控合成的钙钛矿纳米棒，zhang组通过在水/油界面处用水处理预制的非发光cs4pbx6纳米晶，通过控制cs4pbx6的浓度和反应时间，可以得到长径比可控的cspbx3纳米棒，对界面合成纳米棒有着重要的意义(chem.mater.2019,31,1575)。huang组通过在水-己烷界面涡旋法将pb2+插入合成后的csbr纳米晶体中来制备cspbbr3纳米棒。在这种体系中，水相可以本质上与己烷相分离，带走多余的pb2+和其他副反应盐，但是其合成的cspbbr3纳米棒非常不稳定。(adv.mater.technol.2022,7,2200131)

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种形貌可控制备的全无机cspbbr3钙钛矿纳米棒的方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：将cs2co3与十八烷烯、油酸在氮气气氛条件下干燥至cs2co3完全溶解得到cs-oleate(cs-oa)溶液备用；

5、将得到的cs-oleate(cs-oa)溶液加热；

6、将znbr2、十八烷烯、油酸和油胺，在真空条件下溶解，待混合溶液澄清无沉淀后，用氮气气代替真空，加入加热后的cs-oleate(cs-oa)溶液进行反应，反应后立即用冰水浴冷却反应；随后进行第一次离心，留下沉淀，剩余再分散到己烷中第二次离心，后取上清液中的csbr纳米晶作为前驱体；

7、将无水甲苯，pbbr2，油酸和油胺混合搅拌至pbbr2完全溶解得pbbr2配体溶液；

8、将pbbr2配体溶液加入到制备好的csbr纳米晶前驱体中再加入超纯水搅拌得到cspbbr3钙钛矿纳米棒。

9、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述cs2co3与十八烷烯、油酸三者的质量比为13mg:3ml:0.1ml。

10、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述在氮气气氛条件下温度为110℃。

11、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述znbr2、十八烷烯、油酸和油胺四者的质量比为20mg:2ml:0.2ml:0.2ml。

12、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述csbr纳米晶溶液、pbbr2配体溶液、超纯水三者的质量比为1ml:0.5ml:5μl。

13、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述无水甲苯、pbbr2、油酸和油胺的比例为5ml:0.188mmol:0.5ml:0.5ml。

14、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述pbbr2与csbr纳米晶前驱体比例为0.5ml:1ml。

15、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述真空条件，其中，温度为100℃，溶解时间≥60min。

16、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将步骤(1)得到的cs-oleate(cs-oa)溶液加热，其中，加热温度为150℃。

17、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述离心为转速10000～11000rpm，时间为8～10min。

18、本发明有益效果：

19、(1)本发明通过改变水和油酸/油胺配体的用量比例实现全无机cspbbr3钙钛矿纳米棒的高效可控制备，并且获得的纳米棒溶液具有很好的各向异性值，在光电领域具有良好的应用前景。

20、(2)本发明制备方法制得的产品，所述形貌为纳米棒，且具有较好的分散性，其平均长度为100nm，平均直径为20nm。

21、(3)本发明所需的pbbr2和csbr前驱体可预先完成制备，保存时间极长，极大地提升了全无机钙钛矿纳米晶的合成效率。

22、(4)本发明所需的原料简单易得，反应条件温和，操作简便高效，不需要高温和惰性气氛保护等实验条件，且制备成本较低，适用于规模化工业生产。