[發(fā)明專利]一種一體化鹵素鈣鈦礦核電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710367795.3
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN107093486B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐江;陳正午;牛廣達(dá);巫浩迪
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G21H1/06
• 分類號(hào): G21H1/06;H01L51/42
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 許恒恒,李智

1.一種一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，包括一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)，以及分別位于該一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)兩側(cè)的電子傳輸層(3)和空穴傳輸層(5)；

其中，所述一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)是其內(nèi)部分散有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦材料層，所述放射性同位素與所述鹵素鈣鈦礦材料層之間為一體化設(shè)置；

此外，該核電池還包括至少兩個(gè)歐姆接觸電極，其中一個(gè)所述歐姆接觸電極與所述電子傳輸層(3)電連接，另一個(gè)所述歐姆接觸電極與所述空穴傳輸層(5)電連接；

該核電池還包括金屬外殼，該金屬外殼位于所述核電池的外部。

2.如權(quán)利要求1所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，所述兩個(gè)歐姆接觸電極分別與所述電子傳輸層(3)、所述空穴傳輸層(5)電連接，是通過這兩個(gè)歐姆接觸電極分別與所述電子傳輸層(3)、所述空穴傳輸層(5)直接接觸得到的。

3.如權(quán)利要求1所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，當(dāng)所述電子傳輸層(3)與任意一個(gè)所述歐姆接觸電極直接接觸時(shí)，所述空穴傳輸層(5)是通過電極層(2)與另一個(gè)所述歐姆接觸電極相互電連接的；該電極層(2)是直接設(shè)置在襯底(1)上的；

或者，當(dāng)空穴傳輸層(5)與任意一個(gè)所述歐姆接觸電極直接接觸時(shí)，所述電子傳輸層(3)是通過電極層(2)與另一個(gè)所述歐姆接觸電極相互電連接的；該電極層(2)是直接設(shè)置在襯底(1)上的。

4.如權(quán)利要求1所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，所述一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)中，所述鹵素鈣鈦礦材料的化學(xué)式滿足ABX₃或A₂CDX₆；其中，A為甲胺根陽離子MA⁺、甲脒根陽離子FA⁺、以及銫陽離子Cs⁺中的至少一種，B為鉛陽離子Pb²⁺、以及錫陽離子Sn²⁺中的至少一種，C為銀陽離子Ag⁺，D為鉍陽離子Bi³⁺、銻陽離子Sb³⁺、以及銦陽離子In³⁺中的至少一種，X為氯陰離子Cl^-、溴陰離子Br^-、以及碘陰離子I^-中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，所述一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)中，所述放射性同位素包括¹³⁷CsCl、¹⁴⁷Pm₂O₃中的至少一種，該一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)具有的放射性活度為1×10⁶～1×10⁸Bq。

6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，所述一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)為內(nèi)部分散有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦薄膜層、或內(nèi)部摻雜有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦單晶層；其中，所述鹵素鈣鈦礦薄膜層的厚度為300nm～1μm，所述鹵素鈣鈦礦單晶層的厚度為0.1mm～3mm。

7.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池，其特征在于，對于所述一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層(4)，其中的放射性同位素的放射性活度與鈣鈦礦的摩爾數(shù)兩者之比為0.1～10Ci/mol，其中1Ci＝3.7×10¹⁰Bq。

8.制備如權(quán)利要求1－7任意一項(xiàng)所述一體化鹵素鈣鈦礦核電池的方法，其特征在于，一體化同位素—鹵素鈣鈦礦層的制備步驟如下：

(1)配制鹵素鈣鈦礦材料溶液：

按鹵素鈣鈦礦材料的化學(xué)計(jì)量比配制ABX₃結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦溶液、或A₂CDX₆結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦溶液，得到的所述ABX₃結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦溶液、或所述A₂CDX₆結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦溶液即為鹵素鈣鈦礦材料溶液；其中，所述ABX₃結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦溶液是由AX和BX₂溶于極性溶劑配制得到的，所述A₂CDX₆結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦溶液是由AX、CX和DX₃溶于極性溶劑配制的；

其中，A為甲胺根陽離子MA⁺、甲脒根陽離子FA⁺、以及銫陽離子Cs⁺中的至少一種，B為鉛陽離子Pb²⁺、以及錫陽離子Sn²⁺中的至少一種，C為銀陽離子Ag⁺，D為鉍陽離子Bi³⁺、銻陽離子Sb³⁺、以及銦陽離子In³⁺中的至少一種，X為氯陰離子Cl^-、溴陰離子Br^-、以及碘陰離子I^-中的至少一種；

(2)配制同位素—鹵素鈣鈦礦前驅(qū)體溶液：

向所述步驟(1)得到的所述鹵素鈣鈦礦材料溶液中加入含有放射性同位素的放射性物質(zhì)，使所述放射性物質(zhì)均勻分散于所述鹵素鈣鈦礦材料溶液中從而形成同位素—鹵素鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；

(3)制備內(nèi)部分散有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦薄膜層、或內(nèi)部摻雜有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦單晶層：

將所述步驟(2)得到的所述同位素—鹵素鈣鈦礦前驅(qū)體溶液利用刮涂法或旋涂法制備內(nèi)部分散有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦薄膜層；

或者，將所述步驟(2)得到的所述同位素—鹵素鈣鈦礦前驅(qū)體溶液利用蒸發(fā)反溶劑法、變溫析晶法或蒸發(fā)溶劑法制備內(nèi)部摻雜有放射性同位素的鹵素鈣鈦礦單晶層。