CN105602560B - 一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法 - Google Patents

一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105602560B
CN105602560B CN201610071041.9A CN201610071041A CN105602560B CN 105602560 B CN105602560 B CN 105602560B CN 201610071041 A CN201610071041 A CN 201610071041A CN 105602560 B CN105602560 B CN 105602560B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead
junctions
hetero
nanocrystalline
presoma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610071041.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105602560A (zh
Inventor
宋继中
薛洁
许蕾梦
曾海波
王涛
李建海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201610071041.9A priority Critical patent/CN105602560B/zh
Publication of CN105602560A publication Critical patent/CN105602560A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105602560B publication Critical patent/CN105602560B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/66—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
    • C09K11/661—Chalcogenides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法。首先在惰性气体的保护下，将卤化铅与反应溶剂油酸、长烷链有机胺和十八烯混合并使其完全溶解，之后将混合溶液加热至160℃～200℃，快速注入铯前驱体，反应生成CsPbX3，冷却至室温后，再依次注入硫前驱体和铅前驱体，搅拌反应，最终得到CsPbX3/PbS异质结纳米晶。本发明合成的CsPbX3/PbS异质结纳米晶形貌均一，且合成方法简单，硫化铅的外延生长提高了钙钛矿性能的稳定性，增强其发光效率，利于后期的光电器件组装。

Description

一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶 的方法
技术领域
本发明涉及一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，属于新材料制备技术领域。
背景技术
硫化铅(PbS)量子点具有较大的激子玻尔半径(18nn)和较小的禁带宽度(0.4eV)，通过量子限域效应可使其禁带宽度在0.4-2.0eV之间连续可调，对600nn-3000nm范围内的光实现高效吸收。基于PbS量子点的光电导型光电探测器具有制备成本低、性能优良、稳定性高、可与不同基底集成等优势，是当前量子点及其应用研究的热点。
近年来，由于无机金属卤化物钙钛矿材料能量转换效率高、光伏性能优异，可作为一类理想的光伏材料，广泛用于光电探测器、高效光伏电池、发光二极管等领域中。然而，钙钛矿材料稳定性差，制约其发展。目前提高其稳定性的方法为对器件实行封装，无法从根源上解决其稳定性问题。
发明内容
针对现有技术中钙钛矿材料稳定性差的缺陷，本发明提供了一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，提高钙钛矿的稳定性及其发光效率，同时利用硫化铅灵活可调的光电特性与金属卤化物钙钛矿形成协同效应，提高光电流的同时降低暗电流。
本发明的技术方案如下：
一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，具体步骤如下：
步骤1，将含铯的前驱盐溶于十八烯中，加热搅拌使其完全溶解，得到铯前驱体；
步骤2，将含硫的前驱盐溶于甲苯中，搅拌均匀，得到硫前驱体；
步骤3，将含铅的前驱盐溶于甲苯和油胺的混合液中，搅拌均匀，得到铅前驱体；
步骤4，将卤化铅(PbX2)与油酸、长烷链有机胺(RNH3)和十八烯混合，搅拌加热至80℃～140℃，惰性气体保护下使卤化铅完全溶解得到混合溶液；
步骤5，将步骤4得到的混合溶液升温至160℃～200℃，然后快速注入铯前驱体，反应生成CsPbX3，冷却至室温后依次注入硫前驱体和铅前驱体，搅拌反应完全后，将溶液离心、清洗，最后分散在有机溶剂中得到CsPbX3/PbS异质结纳米晶。
优选地，步骤1中，所述的铯前驱盐为硬脂酸铯Cs(st)或油酸铯Cs(OA)。
优选地，步骤2中，所述的含硫的前驱盐为二硫化碳(CS2)、油胺硫(S(OAm))或双十二烷基二甲基溴化铵硫(DDAB-S)。
优选地，步骤3中，所述的含铅的前驱盐为乙酸铅(Pb(Ac)2)或氧化铅(PbO)，甲苯和油胺的体积比为1～4:2。
优选地，步骤4中，所述的PbX2中的X为Cl、Br、I或任意两种组合；长烷链有机胺选自油胺、十二胺或正辛胺；搅拌速度为700r/min，惰性气体为氩气。
优选地，步骤5中，铯、铅、溴和硫的摩尔比为1:2～3:3:1～2，由于反应的不完全，实际制备过程中铅前驱盐和硫前驱盐的比例较上述摩尔比过量；所述的离心转速为8000～10000rpm，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷或甲苯。
与现有技术相比，本发明的显著效果是：本发明通过在CsPbX3量子点四个顶点处外延生长PbS合成了CsPbX3/PbS异质结纳米晶，显著提高了钙钛矿的稳定性，同时合成的纳米晶形貌尺寸均一且结晶性良好，发光效率高，成膜性好，利于后期的光电器件组装。
附图说明
图1为实施例1制得的CsPbX3/PbS异质结纳米晶的TEM图。
图2为钙钛矿量子点CsPbX3和实施例1制得的CsPbX3/PbS异质结纳米晶的光致发光谱图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例和附图对本发明作进一步的描述。
本发明的一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，采用高温注入法，首先在惰性气体保护的条件下，将卤化铅与反应溶剂油酸、长烷链有机胺和十八烯混合并使其完全溶解，然后将混合溶液加热至160℃～200℃，快速注入铯前驱体，反应5～30s生成CsPbX3，冰浴快速冷却至室温后，依次注入硫前驱体和铅前驱体，搅拌反应2min～10min，将溶液离心、清洗，最后分散在有机溶剂中得到CsPbX3/PbS异质结纳米晶。
实施例1
步骤1，将6mmol的Cs(st)溶于40mL的十八烯中，并加热搅拌使其完全溶解，配成铯前驱体；
步骤2，将0.5mL的DDAB-S溶于2mL甲苯中，搅拌均匀，配成硫前驱体；
步骤3，将0.15mmol的乙酸铅溶于2mL甲苯和1mL油胺混合液中(甲苯和油胺体积比为2:1)，搅拌均匀，配成铅前驱体；
步骤4，称取0.198g的PbBr2，溶解在1.5mL油酸、1mL油胺和15mL十八烯的混合溶液中，将混合液置于四颈瓶中在140℃加热搅拌，并反复抽气-充氩气，循环6～10次，排尽反应体系里的氧气和水，保证反应体系为惰性气氛保护，抽气结束后继续在140℃保温10min，使反应物完全溶解；
步骤5，将步骤4得到的混合溶液升温至200℃，取0.55g步骤1中配好的铯前驱体迅速注入到反应溶液中，无色透明的溶液迅速变黄，反应20s后，将溶液置于冰浴中，迅速冷却到室温，再在室温下依次注入硫前驱体，铅前驱体，搅拌5min，将得到的溶液通过离心处理，取沉淀分散在甲苯中，即可得到CsPbBr3/PbS异质结纳米晶的分散液。
本实施例制得的CsPbBr3/PbS异质结纳米晶的形貌如图1所示。传统的钙钛矿量子点CsPbX3和实施例1制得的CsPbX3/PbS异质结纳米晶的光致发光谱如图2所示，曲线1为传统的钙钛矿量子点CsPbX3，曲线2为实施例1制得的CsPbX3/PbS异质结纳米晶，由图可知在其他条件相同的情况下，曲线2的发光强度比曲线1的要高，因此CsPbX3/PbS异质结纳米晶的发光效率有了显著提高。
实施例2
步骤1，将6mmol的Cs(st)溶于40mL的十八烯中，并加热搅拌使其完全溶解，配成铯前驱体；
步骤2，将1mL的DDAB-S溶于2mL甲苯中，搅拌均匀，配成硫前驱体；
步骤3，将0.15mmol的乙酸铅溶于2mL甲苯和1mL油胺混合液中(甲苯和油胺体积比为1:2)，搅拌均匀，配成铅前驱体；
步骤4，称取0.198g的PbBr2，溶解在1.5mL油酸、1mL油胺和15mL十八烯的混合溶液中，将混合液置于四颈瓶中在80℃加热搅拌，并反复抽气-充氩气，循环6～10次，排尽反应体系里的氧气和水，保证反应体系为惰性气氛保护，抽气结束后继续在80℃保温10min，使反应物完全溶解；
步骤5，将步骤4得到的混合溶液升温至160℃，取0.55g步骤1中配好的铯前驱体迅速注入到反应溶液中，无色透明的溶液迅速变黄，反应20s后，将溶液置于冰浴中，迅速冷却到室温，再在室温下依次注入硫前驱体，铅前驱体，搅拌5min，将得到的溶液通过离心处理，取沉淀分散在正己烷中，即可得到CsPbBr3/PbS异质结纳米晶的分散液。
实施例3
步骤1，将6mmol的Cs(st)溶于40mL的十八烯中，并加热搅拌使其完全溶解，配成铯前驱体；
步骤2，将1mL的DDAB-S溶于2mL甲苯中，搅拌均匀，配成硫前驱体；
步骤3，将0.3mmol的乙酸铅溶于2mL甲苯和1mL油胺混合液中(甲苯和油胺体积比为1:2)，搅拌均匀，配成铅前驱体；
步骤4，称取0.198g的PbBr2，溶解在1.5mL油酸、1mL油胺和15mL十八烯的混合溶液中，将混合液置于四颈瓶中在80℃加热搅拌，并反复抽气-充氩气，循环6～10次，排尽反应体系里的氧气和水，保证反应体系为惰性气氛保护，抽气结束后继续在80℃保温10min，使反应物完全溶解；
步骤5，将步骤4得到的混合溶液升温至160℃，取0.55g步骤1中配好的铯前驱体迅速注入到反应溶液中，无色透明的溶液迅速变黄，反应20s后，将溶液置于冰浴中，迅速冷却到室温，再在室温下依次注入硫前驱体，铅前驱体，搅拌5min，将得到的溶液通过离心处理，取沉淀分散在正己烷中，即可得到CsPbBr3/PbS异质结纳米晶的分散液。
实施例4
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤1中的铯前驱盐为油酸铯，其他与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤2中的含硫的前驱盐为二硫化碳，其他与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤2中的含硫的前驱盐为油胺硫，其他与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤3中的含铅的前驱盐为氧化铅，其他与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤4中的长烷链有机胺为正辛胺，其他与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤4中的长烷链有机胺为十二胺，其他与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是步骤5中沉淀分散于正辛烷中，其他与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，将含铯的前驱盐溶于十八烯中，加热搅拌使其完全溶解，得到铯前驱体；
步骤2，将含硫的前驱盐溶于甲苯中，搅拌均匀，得到硫前驱体；
步骤3，将含铅的前驱盐溶于甲苯和油胺的混合液中，搅拌均匀，得到铅前驱体；
步骤4，将卤化铅PbX2与油酸、长烷链有机胺或油胺和十八烯混合，搅拌加热至80℃～140℃，惰性气体保护下使卤化铅完全溶解得到混合溶液；
步骤5，将步骤4得到的混合溶液升温至160℃～200℃，然后快速注入铯前驱体，反应生成CsPbX3，冷却至室温后依次注入硫前驱体和铅前驱体，搅拌反应完全后，将溶液离心、清洗，最后分散在有机溶剂中得到CsPbX3/PbS异质结纳米晶。
2.根据权利要求1所述的合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，其特征在于，步骤1中，所述的铯前驱盐为硬脂酸铯或油酸铯。
3.根据权利要求1所述的合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，其特征在于，步骤2中，所述的含硫的前驱盐为二硫化碳、油胺硫或双十二烷基二甲基溴化铵硫。
4.根据权利要求1所述的合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，其特征在于，步骤3中，所述的含铅的前驱盐为乙酸铅或氧化铅，甲苯和油胺的体积比为1～4:2。
5.根据权利要求1所述的合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，其特征在于，步骤4中，所述的PbX2中的X为Cl、Br、I或任意两种组合；长烷链有机胺选自十二胺或正辛胺；搅拌速度为700r/min，惰性气体为氩气。
6.根据权利要求1所述的合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法，其特征在于，步骤5中，铯、铅、溴和硫的摩尔比为1:2～3:3:1～2，所述的离心转速为8000～10000rpm，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷或甲苯。
CN201610071041.9A 2016-02-01 2016-02-01 一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法 Active CN105602560B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610071041.9A CN105602560B (zh) 2016-02-01 2016-02-01 一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610071041.9A CN105602560B (zh) 2016-02-01 2016-02-01 一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105602560A CN105602560A (zh) 2016-05-25
CN105602560B true CN105602560B (zh) 2018-03-09

Family

ID=55982928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610071041.9A Active CN105602560B (zh) 2016-02-01 2016-02-01 一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105602560B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI575287B (zh) * 2016-06-22 2017-03-21 友達光電股份有限公司 顯示面板及顯示模組
CN106753356B (zh) * 2016-11-09 2022-05-27 南方科技大学 一种钙钛矿型纳米晶的制备方法
CN106634949B (zh) * 2016-11-09 2019-11-08 南京理工大学 基于钙钛矿复合结构的三重防伪材料及其用途
CN106947463B (zh) * 2017-03-20 2020-01-03 重庆纳鼎光电科技有限公司 一种CdS包覆无机钙钛矿纳米材料的制备方法及其产品和应用
CN107275488B (zh) * 2017-06-12 2019-09-27 清华大学 一种纳米晶/钙钛矿杂化材料的前驱体溶液
CN107978688B (zh) * 2017-12-13 2019-07-12 吉林大学 基于硫化铅包覆钙钛矿量子点的电致发光led及制备方法
CN108504355B (zh) * 2018-05-14 2020-12-25 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种钙钛矿量子点制备方法及钙钛矿量子点溶液
US10899964B2 (en) 2018-05-14 2021-01-26 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Perovskite quantum dot preparation method and perovskite quantum dot solution
CN109734604B (zh) * 2019-03-11 2021-07-06 吉林大学 一种一维钙钛矿微纳米晶的制备方法
CN110718645B (zh) * 2019-09-24 2021-01-05 华中科技大学 一种钙钛矿量子点发光二极管的制备方法及产品
CN111435709B (zh) * 2020-03-02 2022-05-03 杭州纤纳光电科技有限公司 一种提高钙钛矿薄膜稳定性的方法
CN112175613B (zh) * 2020-09-24 2022-10-14 南京理工大学 双层配体制备高效稳定性无机钙钛矿量子点的方法
CN114621758B (zh) * 2020-12-11 2023-06-09 中国科学院福建物质结构研究所 一种稳定且高效发光的全无机氟化钙钛矿量子点及其制备方法和应用
CN112574738B (zh) * 2020-12-17 2022-10-28 扬州大学 提高钙钛矿量子点稳定性的制备方法
CN115093845A (zh) * 2022-06-22 2022-09-23 吉林大学 导电钙钛矿核壳量子点及其合成方法
CN116478690B (zh) * 2023-04-23 2024-05-28 天津大学 一种基于新型配体的稳定钙钛矿纳米晶及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8259772B2 (en) * 2011-02-04 2012-09-04 Fondazione Istituto Italiano Di Technologia Fabrication of lasing microcavities consisting of highly luminescent colloidal nanocrystals

Also Published As

Publication number Publication date
CN105602560A (zh) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105602560B (zh) 一种合成高稳定的金属卤化物钙钛矿/硫化铅异质结纳米晶的方法
CN105621477B (zh) 一种合成CsPbX3无机钙钛矿纳米片的方法
CN105733574B (zh) 一种低温溶液法制备钙钛矿量子点的方法
CN108531172B (zh) 一种杂化钙钛矿微晶发光材料的制备方法及其应用
CN110534655A (zh) 一种钙钛矿量子点薄膜及其制备方法和器件
CN110518128A (zh) 一种aci型二维钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN112680213B (zh) 一种正硅酸乙酯包覆的钙钛矿纳米晶的制备方法
CN110564416B (zh) 高稳定的钙钛矿量子点复合材料及其制备方法
CN110938432A (zh) 一种钙钛矿量子点材料的制备方法
CN108728090A (zh) 一种基于超声的快速制备锰掺杂钙钛矿量子点的方法
CN110184054A (zh) 一种钙钛矿量子点的制备方法
CN108314077A (zh) 简易制备全无机钙钛矿纳米结构的方法
CN114574200A (zh) 一种过渡金属离子掺杂的钙钛矿量子点材料及其制备方法
CN106024999A (zh) 一种提高钙钛矿led发光效率的量子点表面纯化法
CN115851273B (zh) 一种稀土掺杂钙钛矿纳米晶合成方法
CN113845142B (zh) 一种铯铅碘钙钛矿纳米晶及其制备方法和应用
CN110041927A (zh) 一种锰掺杂二维钙钛矿纳米片的制备方法
CN105565379B (zh) Cu3SbS4纳米晶材料的可控制备方法
CN112694418A (zh) 一种尺寸可控的甲脒溴基钙钛矿量子点的制备方法
CN106311306B (zh) 一种制备锂掺杂石墨相氮化碳材料的方法
CN107986334A (zh) 一种Ti-Mo共掺杂三氧化钨光电极的制备方法
CN103215034A (zh) 一种高质量CuInZnxS2+x/ZnS（0≤x≤1）核壳结构半导体纳米晶的制备方法
Zhou et al. A and B sites dual substitution by Na+ and Cu2+ co-doping in CsPbBr3 quantum dots to achieve bright and stable blue light emitting diodes
CN111318276A (zh) 一种氧化镓光催化材料的制备方法
CN113643902A (zh) 一种铜铟硒碲/硫化镉核壳结构量子点及其制备方法与光阳极的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant