[發明專利]一種全無機鈣鈦礦納米片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710244316.9
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107032392B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 張橋;楊迪;曹暮寒;徐勇;陳磊
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C01G21/16
• 分類號: C01G21/16;B82Y40/00;H01L33/26
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明涉及一種全無機鈣鈦礦納米片及其制備方法和應用，所述制備方法采用常溫加入銫的前驅體溶液，使用有機溶劑作為溶劑和表面活性劑，在惰性氣體氣氛中，以一定的升溫速率逐漸升溫至設定溫度，然后迅速冰水浴降溫，經過重復離心分離、再分散、洗滌過程得到全無機CsPbBr₃鈣鈦礦納米片并將該材料應用于藍光LED器件。本發明通過調控反應溫度及反應時間來控制反應動力，得到了具有一至五個原子層厚度的高效全無機CsPbBr₃鈣鈦礦納米片，該納米片其發光范圍屬于440nm～470nm之間，本發明實現了其在藍光LED器件上的應用且具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及納米材料領域，尤其涉及一種可應用于藍光LED器件的全無機鈣鈦礦納米片及其制備方法和應用。

背景技術

在種類繁多的半導體材料中，基于鈣鈦礦結構的納米材料以其優異的發光性能，如發光范圍可調，發光效率高和發光譜線窄等，受到了人們極大的關注。鈣鈦礦結構通常屬于正交，四方，立方晶系。

有機-無機雜化的鈣鈦礦CH₃NH₃PbX₃(X＝C1，Br，I)由于其吸收光譜能夠涵蓋比較寬的太陽光譜，而且電子和空穴的遷移效率較高，可以被用于制備能量轉換效率高達20％的太陽能電池，同時，該類材料作為直接帶隙半導體也具有發光的性能，因此，近年來得到廣泛的應用。但是由于有機-無機雜化的鈣鈦礦其激子結合能較低，缺陷相對較多，導致其量子產率較低，從而在一定程度上限制了其在發光領域的應用。

近年來，全無機的鈣鈦礦CsPbX ₃(X＝C1，Br，I)逐漸進入人們的視野，引起了廣泛的關注，由于其具有較高的量子產率，平衡的電子空穴遷移壽命使得該類材料在發光二極管，激光器以及光探測方面表現出了巨大的應用潛力。迄今為止，合成膠體CsPbBr₃鈣鈦礦納米晶體的主要方法包括高溫熱注入法，室溫再沉淀法，溶劑熱法以及化學氣相沉積法。據了解，膠體CsPbBr₃鈣鈦礦納米晶體的物理性質與形貌和尺寸息息相關，通過調控材料的尺寸和改變其形貌能夠很好地調控材料的光電性能。在眾多膠體CsPbX₃鈣鈦礦納米材料中，作為藍光光源的材料多為CsPbCl₃，但是該材料在合成以及穩定性方面都存在著巨大的挑戰。

發明內容

針對現有技術的上述問題，本發明的目的是提供一種全無機鈣鈦礦納米片及其制備方法和應用，通過調控反應溫度及反應時間，得到了具有一至五個原子層厚度的高效全無機CsPbBr₃鈣鈦礦納米片，并通過調控CsPbBr₃納米晶體的形貌以及尺寸實現了其在藍光LED器件上的應用。

為解決上述問題，本發明第一方面提供一種全無機鈣鈦礦納米片的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1.將碳酸銫溶于有機溶液中，混合均勻，然后在惰性氣體氛圍下加熱并攪拌以制得銫的前驅體溶液；

S2.將溴化鉛溶于有機溶液中，制得混合溶液，對該混合溶液抽真空，除去水分和低沸點物質，然后通入惰性氣體保護；

S3.將步驟S1制備的銫的前驅體溶液加入至步驟S2的混合溶液中，得到反應液；

S4.將步驟S3的反應液在惰性氣體保護下以一定的升溫速率使其溫度升至設定溫度，然后迅速冰水浴降溫；

S5.降溫結束后，重復進行離心分離、再分散、洗滌過程，制得全無機鈣鈦礦納米片。

進一步地，在步驟S4中所述反應液溫度以一定的升溫速率升至設定溫度后，立刻冰水浴降溫。

進一步地，在步驟S4中所述反應液溫度以一定的升溫速率升至設定溫度后，保溫10～30min，然后迅速冰水浴降溫。