[發明專利]一種制備高結晶度鈣鈦礦的方法及其產品應用

有效

• 申請號: 202010317444.3
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111509129B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 袁永波;崔少文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;C07C209/68;C07C211/27;C07C211/04
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

1.一種制備鈣鈦礦的方法，包括以下步驟：

（1）分別稱取4主族金屬的金屬鹵化鹽，鹵化有機鹽溶解于溶劑中，分別得到金屬鹵化鹽溶液、鹵化有機鹽溶液，其中4主族的金屬鹵化鹽為PbX₂和SnX₂中的一種，鹵化有機鹽為MAX（鹵化甲胺）、FAX（鹵化甲脒）、DMAX（鹵化二甲胺）中的一種；

（2）將大體積有機陽離子加入步驟（1）所得鹵化有機鹽溶液中，得到鹵化有機鹽-有機陽離子的混合液；

（3）稱量結晶抑制劑溶解于溶劑中，得到抑制劑溶液，將抑制劑溶液與步驟（1）中的金屬鹵化鹽溶液進行混合，得到金屬鹵化鹽-抑制劑的混合溶液；將添加劑加入到金屬鹵化鹽-抑制劑的混合溶液，加熱至完全溶解后，得到金屬鹵化鹽-抑制劑-添加劑的混合溶液；

（4）將步驟（2）中的鹵化有機鹽-有機陽離子的混合液與步驟（3）中的金屬鹵化鹽-抑制劑-添加劑的混合溶液混合均勻后，靜置老化，得到二維/準二維層狀鈣鈦礦溶液；

（5）將步驟（4）中的二維/準二維層狀鈣鈦礦溶液通過涂膜法制備于基體上，退火處理后，得到二維/準二維層狀鈣鈦礦；

所述大體積有機陽離子為苯胺類、萘胺類和芳胺類有機陽離子中的一種；所述結晶抑制劑為堿金屬鹵化鹽和堿土金屬鹵化鹽中的一種；

所述添加劑為AY結構，其中A為CH₃NH₃⁺，NH₄⁺中的一種，Y為Cl^-，Br^-，I^-，SCN^-中的一種。

2.根據權利要求1所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，溶劑為DMF、DMSO、GBL(丁內酯)、IPA(異丙醇)中的一種；鹵化金屬鹽溶液的濃度為400~600 mg/mL，鹵化有機鹽溶液的濃度為400~600 mg/mL。

3.根據權利要求1所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于，所述步驟（2）中，大體積有機陽離子與鹵化有機鹽的摩爾比為2:(1~9)。

4.根據權利要求1所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于，所述的大體積有機陽離子為苯乙胺(PEA)、苯甲胺（PMA）、(2-萘基)乙胺(NMA)中的一種。

5.根據權利要求1所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于，所述步驟（3）中，溶劑為DMF、DMSO、GBL(丁內酯)、IPA(異丙醇)中的一種；溶解抑制劑時在60~70℃下加熱0.5~1.5h；抑制劑溶液的濃度為100~300mg/mL；抑制劑溶液與4主族金屬鹵化鹽溶液混合時，按照堿金屬鹵化鹽或堿土金屬鹵化鹽中金屬陽離子與4主族金屬離子的比例為(0.01~0.2):1進行混合，混合后需要在60~70℃進行加熱處理3~5min；添加劑與金屬鹵化鹽的摩爾比為(0.2~0.7):1。

6.根據權利要求5所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于抑制劑為RbI、KI、CaCl₂中的一種；添加劑為NH₄Cl、CH₃NH₃Br中的一種。

7.根據權利要求1所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于，所述步驟（4）中，鹵化有機鹽-有機陽離子的混合液與金屬鹵化鹽-抑制劑-添加劑的混合溶液混合時的混合體積比為1:(2.0~2.5)；靜置老化時間為20~80min。

8.根據權利要求1所述的制備鈣鈦礦的方法，其特征在于，所述步驟（5）中，涂膜法為旋涂、刮涂、噴涂、狹縫涂布、提拉中的一種，退火處理為：先50 ~ 80 ℃退火3 ~8min，然后90~ 120 ℃退火20~ 60 min。