一种制作一维钙钛矿单晶的方法

本发明涉及制作一维钙钛矿单晶的合成技术

背景技术：

1、一维有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿中，a代表有机分子，b代表金属阳离子，x为卤素原子。有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿，被称为传统abx3钙钛矿结构的衍生物，已成为一种新型的功能材料，其光学和电子性能与三维同类材料显著不同。一维有机-无机杂化钙钛矿表现出与量子限域效应相关的强烈结构畸变，可以实现具有较大斯托克斯位移的宽带发射，是生产白光的优秀材料，也可以在光催化、辐射探测、单晶器件等发光领域具有广泛的应用前景。目前c4n2h14pbbr4是有机-无机杂化钙钛矿单晶中性能稳定的材料，具有有效的蓝色白光发射，plqy接近20％，是一种优异的光发射材料。然而，这种晶体用的是反溶剂合成法制备的，无法精准控制反溶剂的扩散速度导致合成晶体的尺寸普遍都在毫米量级。

2、在本发明中，采用一种程序降温的方法来合成厘米量级的一维钙钛矿单晶材料c4n2h14pbbr4，并对其进行形貌和结构进行表征。合成步骤操作简洁，产物稳定，不需要昂贵的设备，只需要改变温度条件即可获得性能良好的产品。据了解，目前还未有对一维钙钛矿单晶c4n2h14pbbr4此类合成方式的报道，因此发展这种一维钙钛矿单晶的方法具有重要的创新意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述一维钙钛矿晶体c4n2h14pbbr4的尺寸限制，提出简易的制备大尺寸单晶的方法：先制备c4n2h14pbbr4的前驱体溶液，然后将溶液置于温控台进行程序降温，控制每小时降温20℃的速度，大尺寸晶体会慢慢析出。

2、本发明所采用的技术方案是：制备厘米级一维钙钛矿单晶c4n2h14pbbr4，其特征在于包括以下依次步骤：

3、1)将0.1g pbo置于10mlhbr溶液中搅拌均匀。

4、2)取50μl n,n’-二甲基乙二胺(dmeda)加入上述混合溶液中，升温持续搅拌；

5、3)取步骤2)混合溶液放入温控台，进行程序降温，将析出的晶体洗净、烘干、装袋真空密封。

6、按上述方案，步骤1)所有操作均在室温下进行。

7、按上述方案，步骤1)所述的搅拌时间为10-20分钟。

8、按上述方案，步骤2)所述的混合溶液升温至180℃。

9、按上述方案，步骤2)所述的搅拌时间为2h。

10、按上述方案，步骤3)所述的降温起始温度为180℃，结束温度为40℃。

11、按上述方案，步骤3)所述的降温程序为7个步骤，每个步骤都设置为10分钟降温20℃后保温50分钟，具体降温步骤为：80℃—160℃—140℃—120℃—100℃—80℃—60℃—40℃。

12、按上述方案，步骤3)所述的清洗溶液为丙酮，用丙酮溶液将晶体表面的杂质溶解掉。

13、按上述方案，步骤3)所述的烘干条件为真空下40℃12个小时。

14、本发明提出通过程序降温结晶法制备厘米级1dc4n2h14pbbr4钙钛矿单晶。本发明的优势在于：本发明所述的合成厘米级1dc4n2h14pbbr4钙钛矿单晶的新方法操作简单，所得晶体质量高；方法执行难度低，对设备要求不高，是一种简易、高效的制备一维钙钛矿单晶的方法，有望产生良好的经济和社会效应。

技术特征：

1.一种制作一维钙钛矿单晶的方法，其特征在于:采用程序降温结晶的方法制备一维钙钛矿单晶，降温的起始温度为160℃-180℃，结束温度为40℃-50℃，制备所得单晶为c4n2h14pbbr4一维钙钛矿单晶；包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述的pbo用量为0.1g-0.15g粉末；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤1)所述的操作步骤为先将pbo加入氢溴酸中溶解，室温搅拌10-20分钟；随后滴入n,n’-二甲基乙二胺(dmeda)溶液，升温至160℃-180℃搅拌2h以上使混合物充分溶解。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)所述的程序降温为将混合溶液每10分钟内降温20℃后保温50分钟，然后再降温保温至所需温度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)所述的操作为取丙酮溶液反复清洗晶体表面1-5次，将晶体表面残余的杂质溶解掉。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)所述的烘干操作为将清洗过后的晶体放入真空烘箱，烘箱设置为40℃-50℃保温12h-24h。

技术总结本发明提出一种简单的制作一维锰掺杂钙钛矿单晶的新方法，包括以下步骤：1)将PbO,N,N’‑二甲基乙二胺(DMEDA)加入氢溴酸中，持续搅拌；2)采用每小时降温20℃的程序降温；3)使用丙酮清理晶体表面，真空烘干即可得最后的晶体。这种制作方式成本低廉，成品效率高，操作简便，对设备要求低，符合可持续发展和绿色环保的理念。技术研发人员：金盛烨,杨朝霞,田文明受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18