[發明專利]一種鈣鈦礦型納米管及其制備方法

有效

• 申請號: 201711229314.9
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107915250B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 宋繼中;李金航;許蕾夢;李建海;方濤;薛潔
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C01G21/00
• 分類號: C01G21/00;C07F7/24;B82Y30/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供一種鈣鈦礦型納米管及其制備方法。本發明提供的鈣鈦礦型納米管的化學通式為APbB₃；式中，A包括銫、甲脒或甲胺，B為鹵素；所述鈣鈦礦型納米管的制備包括以下步驟：將鹵化鉛與有機胺、羧酸、二甲基甲酰胺、長鏈烷基溴化銨和十八烯在加熱條件下混合，得到混合溶液；所述混合溶液中有機胺的濃度為0.01～0.1mol/L；所述混合溶液中二甲基甲酰胺的濃度為0.01～0.2mol/L；將所述混合溶液與丙酮混合進行絮凝，得到納米管基體；將所述納米管基體與非極性有機溶劑和A的醋酸鹽的乙酸溶液混合，進行離子反應得到鈣鈦礦型納米管。本發明提供的制備方法操作簡單，條件溫和，制備的鈣鈦礦型納米管純度高，色域寬。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，特別涉及一種鈣鈦礦型納米管及其制備方法。

背景技術

納米管由于其極高的載流子遷移率、突出的機械性能和柔性，在場發射器、能量存儲、互聯器以及柔性光電器件方面有著廣泛的應用。尤其，具有大表體比和表面積以收集光的管狀納米管更加適合需要收集光的光電設備，例如太陽能電池和光探測器。然而目前報道的納米管(CNTs，ZnO，TiO₂，CdS等)由于其固有特征在光電應用方面受到限制。比如說，CNTs由于具有小吸收截面所以表現出低光電響應性和外量子效率。ZnO、TiO₂和CdS也由于其內部缺陷和表面陷阱具有慢反應時間和小光電流。除此之外，合成過程涉及昂貴的反應儀器，催化劑以及其他高成本的制備條件，從而難以實現大規模低成本的生產合成過程。因此，發明一種具有極佳的光電性能的納米管材料具有重大意義。

混合鹵化物鈣鈦礦型作為一種明星半導體具有獨一無二的光電性能，比如說強光吸收、高載流子遷移率、長本證載流子擴散長度以及光致發光量子效率。除此之外，在極短時間內具有高能量轉換效率和外量子效率。與鈣鈦礦型多晶薄膜相比，二維納米結構具有相對較高的穩定性以及光電器件性能，這一點對于未來商業發展具有深遠意義。到目前為止，各種各樣的納米結構的鈣鈦礦型，包括量子點、納米線、納米片都已經通過結合有機無機化合物基于基本鈣鈦礦型結構被制備出。但就目前來看，制備管狀的鈣鈦礦型材料這一領域仍處于空白狀態。而管狀金屬鹵化物鈣鈦礦型納米管不僅豐富了半導體納米材料，而且在探索光物理性質方面十分有前景。目前主要地合成阻礙是由于離子晶體結構的快速反應導致金屬鹵化物鈣鈦礦型納米管的生長難以控制。因此，鈣鈦礦型納米管的可控生長是一個相當大的挑戰。

目前，已有一些方法用于合成納米管，中國專利(201610483258.0)公布了一種鈣鈦礦型型鑭復合氧化物納米管的制備方法，該方法通過混合反應試劑，再馬沸爐中高溫焙燒再研磨制得溶膠凝膠法制備得到納米管。然而上述方法制備周期長，且需要馬弗爐高溫焙燒，所需成本高，工藝復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈣鈦礦型納米管及其制備方法。本發明提供的制備方法簡單，無需焙燒即可制備高性能、高純度的鈣鈦礦型納米管。

本發明提供了一種鈣鈦礦型納米管的制備方法，所述鈣鈦礦型納米管的化學通式為APbB₃；式中，A包括銫、甲脒或甲胺，B為鹵素；

所述鈣鈦礦型納米管的制備包括以下步驟：

(1)將鹵化鉛與有機胺、羧酸、二甲基甲酰胺、長鏈烷基溴化銨和十八烯在加熱條件下混合，得到混合溶液；所述混合溶液中有機胺的濃度為0.01～0.1mol/L；所述混合溶液中二甲基甲酰胺的濃度為0.01～0.2mol/L；

(2)將所述步驟(1)得到的混合溶液與丙酮混合進行絮凝，得到納米管基體；

(3)將所述步驟(2)得到的納米管基體與非極性有機溶劑和A的醋酸鹽的乙酸溶液混合，進行離子反應得到鈣鈦礦型納米管。

優選的，所述步驟(1)混合溶液中鹵化鉛的濃度為0.01～0.1mol/L。