CN105883905A - 一种光电材料CsPbBr3的制备方法 - Google Patents

一种光电材料CsPbBr3的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105883905A
CN105883905A CN201610217377.1A CN201610217377A CN105883905A CN 105883905 A CN105883905 A CN 105883905A CN 201610217377 A CN201610217377 A CN 201610217377A CN 105883905 A CN105883905 A CN 105883905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cspbbr
hbr
preparation
photoelectric material
solution
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.)
Granted
Application number
CN201610217377.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105883905B (zh
Inventor
苏兴华
白鸽
张静
周杰
包吉明
王振军
赵鹏
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.)
Changan University
Original Assignee
Changan University
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 Changan University filed Critical Changan University
Priority to CN201610217377.1A priority Critical patent/CN105883905B/zh
Publication of CN105883905A publication Critical patent/CN105883905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105883905B publication Critical patent/CN105883905B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00—Compounds of tin
    • C01G19/006—Compounds containing, besides tin, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光电材料CsPbBr3的制备方法，包括将含有Pb2+的HBr水溶液和Cs+的HBr水溶液在一定温度下混合，待反应结束后，将反应产物经过洗涤及真空干燥，最终得到CsPbBr3多晶粉末。本发明通过控制Cs+/Pb2+的摩尔比来调整溶液的离子强度，克服了CsPbBr3在有水环境下的不稳定问题，从而可以在水溶液中制备出单相的CsPbBr3材料。该方法制备工艺简单，所用原料价格低廉，适合批量化生产。

Description

一种光电材料CsPbBr3的制备方法
技术领域
本发明属于半导体材料制备工艺技术领域，具体地涉及一种光电材料CsPbBr3的制备方法。
背景技术
CsPbBr3半导体材料是一种新型的光电材料，具有载流子迁移率高、扩散长度长、光吸收能力强、发光效率高以及光稳定性好等优点。由于其良好的光电性能，CsPbBr3的制备及其光电性能研究成为近几年的研究热点。目前，研究者已经采用CsPbBr3制备了太阳能电池，LED，单光子探测器，以及CsPbBr3量子点激光器。CsPbBr3在光电及光伏领域有着潜在的巨大应用价值。
CsPbBr3在有水环境下极不稳定，会迅速和水反应生成CsPb2Br5。因此，常规的制备CsPbBr3材料的方法是在无水条件下进行的。常见的做法是将CsBr和PbBr2分别溶解于DMF、DMSO等有机溶剂中形成溶液，然后将两种溶液混合，从而得到CsPbBr3。这种制备方法工艺简单，但是要用到价格较为昂贵的有机试剂。同时，无水的制备环境具有很大的局限性，限制了CsPbBr3的批量化生产。因此，开发原料价格低廉，且能在水溶液中制备CsPbBr3的方法具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种光电材料CsPbBr3的制备方法，该方法合成工艺简单，所用原料价格较低廉，适宜于批量生产。
一种光电材料CsPbBr3的制备方法，将含有Pb2+的HBr水溶液与含有Cs+的HBr水溶液经溶液法反应得到沉淀物，将沉淀物洗涤干燥处理后即得光电材料CsPbBr3。
进一步的，所述的Cs2+与Pb2+的摩尔比为(2～10):1。
具体的，所述的溶液法的反应温度为30～50℃，溶液法的反应时间为1～10h。
更具体的，所述的沉淀物用无水乙醇或无水乙醚洗涤。
再具体的，所述的洗涤后的沉淀物在30～60℃下真空干燥处理。
另外，配置含有Pb2+的HBr水溶液时所用的原料为Pb(CH3COO)2或者Pb(NO3)2，其中Pb2+与HBr的摩尔比为1:(2～15)。
具体的，配置含有Pb2+的HBr水溶液的温度为20～50℃。
还有，配置含有Cs+的HBr水溶液时所用的原料为CsBr，其中CsBr/H2O/HBr的摩尔比为1:(1～20):(1～20)。
具体的，配置含有Cs+的HBr水溶液的温度为20～50℃。
本发明提供的制备光电材料CsPbBr3的方法，具有以下优点：
(1)本发明通过控制Cs+与Pb2+的比例，可以防止最终产物CsPbBr3在水溶液中转变为CsPb2Br5，从而克服了CsPbBr3在有水环境下的不稳定问题，可以在水溶液中制备出单相的CsPbBr3。该方法制备工艺简单，所用原料价格低廉，最终产物纯度高，能够批量化生产CsPbBr3；
(2)本发明的制备原料简单易得，本发明优选的制备方法是将Pb(CH3COO)2在30℃下溶解于HBr溶液中，其中Pb(CH3COO)2中的Pb2+与HBr的摩尔比为1:(2～15)；将CsBr在30℃下溶解于HBr溶液中，CsBr/H2O/HBr的摩尔比为1:(1～20):(1～20)；将得到的两种溶液按照Cs2+与Pb2+的摩尔比为(2～5):1混合，在40℃下反应1h后得到CsPbBr3沉淀，然后滤出CsPbBr3沉淀，将其用无水乙醇洗涤后，在温度为50℃的真空烘箱中进行干燥处理，最后得到CsPbBr3。
附图说明
图1为实施例一中所制备CsPbBr3的X射线衍射图谱；
图2为实施例一中所制备CsPbBr3的UV-Vis吸收光谱；
图3为实施例二中所制备CsPbBr3的X射线衍射图谱；
图4为对比例一中所制备样品的X射线衍射图谱；
图5为对比例二中所制备样品的X射线衍射图谱；
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
在研究过程中发现，通过调整水溶液的离子强度，可以抑制CsPbBr3在水中的不稳定性问题，基于这个发现，发明人开发了简单的溶液法来制备CsPbBr3。本发明通过调整水溶液的离子强度，克服了CsPbBr3在有水环境下的不稳定问题，从而可以在水溶液中制备出单相的CsPbBr3材料。该制备方法工艺简单，所用原料价格低廉，适合批量化生产。
本发明制备CsPbBr3的方法是将Pb(CH3COO)2或者Pb(NO3)2在一定温度下溶解于HBr水溶液中。然后在其中加入CsBr和HBr的混合溶液，在一定温度下反应得到CsPbBr3沉淀，然后滤出CsPbBr3沉淀，用无水乙醇反复洗涤后，在真空条件下进行干燥处理，最终得到CsPbBr3。具体的制备光电材料CsPbBr3的方法，包括以下步骤:
1)将Pb(CH3COO)2或Pb(NO3)2加入到HBr溶液中，其中Pb2+的与HBr的摩尔比为1:(2～15)，然后在20～50℃下溶解，得到澄清溶液A；
2)将CsBr加入到HBr溶液中，CsBr/H2O/HBr的摩尔比为1:(1～20):(1～20)，在20～50℃下溶解，得到澄清溶液B；
3)将步骤2)得到的澄清溶液B与步骤1)得到的澄清溶液A混合，Cs+与Pb2+的摩尔比为(2～10):1，在30～50℃下反应1～10h，得到橙红色的沉淀；
4)将步骤3)得到的沉淀过滤，用无水乙醇或无水乙醚洗涤，在30～60℃下真空干燥，最终得到CsPbBr3粉末；
步骤1)中HBr溶液的质量百分浓度为48％。
以下是本发明的实施例。
实施例一：
首先，将0.758g Pb(CH3COO)2在30℃下溶解于8mL的HBr溶液中；将0.851g CsBr在30℃下溶解于由4mL H2O和8mL HBr溶液组成的混合溶液中。将配置好的两种溶液混合,其中Cs+与Pb2+的摩尔比为2:1，在40℃下反应1h后得到橙红色CsPbBr3沉淀，将沉淀过滤后用无水乙醇反复洗涤3次，再将洗涤产物置入真空烘箱中，在50℃下干燥3h，得到CsPbBr3。
本实施例中提到的HBr溶液的质量百分浓度为48％。
图1为所制备CsPbBr3的X射线衍射图谱。所有的衍射峰均对应于CsPbBr3的标准XRD图谱，说明纯度高，无杂相。
图2为所制备CsPbBr3的UV-Vis吸收光谱，由图2可以计算出，所制备CsPbBr3的禁带宽度为2.23eV，进一步证明了所制备的样品为单相的CsPbBr3半导体材料。由于其高纯度及优良的光电性能，所制备的CsPbBr3可作为制备光电器件以及光伏器件的吸光材料。
实施例二：
首先，将0.758g Pb(CH3COO)2在40℃下溶解于8mL的HBr溶液中；将2.553g CsBr在30℃下溶解于由12mL H2O和12mL HBr溶液组成的混合溶液中。将配置好的两种溶液混合,其中Cs+与Pb2+的摩尔比为6:1，在40℃下反应1h后得到橙红色CsPbBr3沉淀，将沉淀过滤后用无水乙醇反复洗涤3次，再将洗涤产物置入真空烘箱中，在60℃下干燥2h，得到CsPbBr3。
本实施例中提到的HBr溶液的质量百分浓度为48％。
图3为实施例二所制备CsPbBr3的X射线衍射图谱。所有的衍射峰均对应于CsPbBr3的标准XRD图谱，说明纯度高，无杂相。
采用本发明所提出的方法来制备CsPbBr3时，必须精确控制混合溶液中Cs2+与Pb2+的摩尔比为(2～10):1。如果Cs2+与Pb2+的摩尔比过高时，最终产物仍然为单相CsPbBr3，但是会损耗初始原料CsBr，造成浪费；如果Cs2+与Pb2+的摩尔比过低时，会由于溶液中离子强度的变化，导致反应生成的CsPbBr3部分转变为CsPb2Br5，甚至完全转变为CsPb2Br5。
以下将以两个对比例做具体说明。
对比例一：
首先，将0.758g Pb(CH3COO)2在30℃下溶解于8mL HBr溶液中。将0.425g CsBr在30℃下溶解于由4mL H2O和8mL HBr水溶液组成的混合溶液中。将配置好的两种溶液混合，其中Cs+与Pb2+的摩尔比为1:1，在40℃下反应1h后得到沉淀，将沉淀过滤后用无水乙醇反复洗涤多次，再将洗涤产物置入真空烘箱中，在50℃下干燥3h，得到最终产物。
本实施例中提到的HBr溶液的质量百分浓度为48％。
图4为对比例一所制备产物的X射线衍射图谱。可以看出，产物中除了CsPbBr3外，还有CsPb2Br5存在，说明样品不纯，部分CsPbBr3转变为CsPb2Br5。这是因为当前驱体溶液中Cs+与Pb2+的摩尔比低于2:1时，由于溶液离子强度的降低，导致CsPbBr3与水反应而生成CsPb2Br5。
对比例二：
首先，将0.379g Pb(CH3COO)2在30℃下溶解于6mL HBr溶液中。将0.425g CsBr在30℃下溶解于由4mL H2O和8mL HBr水溶液组成的混合溶液中。将配置好的两种溶液混合，其中Cs+与Pb2+的摩尔比为1:2，在40℃下反应1h后得到沉淀，将沉淀过滤后用无水乙醇反复洗涤多次，再将洗涤产物置入真空烘箱中，在50℃下干燥3h，得到最终产物。
本实施例中提到的HBr溶液的质量百分浓度为48％。
图5为对比例二所制备产物的X射线衍射图谱。可以看出，产物中包括CsPbBr3和CsPb2Br5两相，说明样品不纯，部分CsPbBr3转变为CsPb2Br5。

Claims (9)

1.一种光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，将含有Pb2+的HBr水溶液与含有Cs+的HBr水溶液经溶液法反应得到沉淀物，将沉淀物洗涤干燥处理后即得光电材料CsPbBr3。
2.如权利要求1所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，所述的Cs2+与Pb2+的摩尔比为(2～10):1。
3.如权利要求1或2所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，所述的溶液法的反应温度为30～50℃，溶液法的反应时间为1～10h。
4.如权利要求1或2所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，所述的沉淀物用无水乙醇或无水乙醚洗涤。
5.如权利要求1或2所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，所述的洗涤后的沉淀物在30～60℃下真空干燥处理。
6.如权利要求1或2所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，配置含有Pb2+的HBr水溶液时所用的原料为Pb(CH3COO)2或者Pb(NO3)2，其中Pb2+与HBr的摩尔比为1:(2～15)。
7.如权利要求6所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，配置含有Pb2+的HBr水溶液的温度为20～50℃。
8.如权利要求1或2所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，配置含有Cs+的HBr水溶液时所用的原料为CsBr，其中CsBr/H2O/HBr的摩尔比为1:(1～20):(1～20)。
9.如权利要求8所述的光电材料CsPbBr3的制备方法，其特征在于，配置含有Cs+的HBr水溶液的温度为20～50℃。
CN201610217377.1A 2016-04-08 2016-04-08 一种光电材料CsPbBr3的制备方法 Expired - Fee Related CN105883905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610217377.1A CN105883905B (zh) 2016-04-08 2016-04-08 一种光电材料CsPbBr3的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610217377.1A CN105883905B (zh) 2016-04-08 2016-04-08 一种光电材料CsPbBr3的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105883905A true CN105883905A (zh) 2016-08-24
CN105883905B CN105883905B (zh) 2017-10-13

Family

ID=57013244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610217377.1A Expired - Fee Related CN105883905B (zh) 2016-04-08 2016-04-08 一种光电材料CsPbBr3的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105883905B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106753355A (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 合肥工业大学 一种应用于led的单色荧光钙钛矿材料及其制备方法
CN106784147A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 南京理工大学 多孔增强高性能全无机钙钛矿可见光探测器制备方法
CN106847956A (zh) * 2017-03-08 2017-06-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种基于全无机钙钛矿单晶的辐射探测器及其制备方法
CN106949963A (zh) * 2017-03-14 2017-07-14 南京大学 一种基于复合结构的全光纤光电探测器及其制备方法
CN107564978A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 合肥工业大学 一种铯铅溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的光伏器件
CN109097741A (zh) * 2018-08-31 2018-12-28 鲁东大学 一种CsPbBr3薄膜的制备方法
CN110272739A (zh) * 2019-07-12 2019-09-24 江西理工大学 一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法
CN110690302A (zh) * 2019-08-19 2020-01-14 五邑大学 一种CsPbBr3薄膜及其制备方法和一种器件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107829139B (zh) * 2017-11-07 2020-09-22 西北工业大学 全无机钙钛矿单晶的逆温溶液生长方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105384188A (zh) * 2015-12-11 2016-03-09 华中科技大学 一种溴铅铯粉体制备方法
CN105441074A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 重庆大学 一种基于对CsPbBr3钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105441074A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 重庆大学 一种基于对CsPbBr3钙钛矿量子点从蓝光到绿光调控的制备方法
CN105384188A (zh) * 2015-12-11 2016-03-09 华中科技大学 一种溴铅铯粉体制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CONSTANTINOS C. STOUMPOS ET AL.: "Crystal Growth of the Perovskite Semiconductor CsPbBr3: A New Material for High-Energy Radiation Detection", 《CRYSTAL GROWTH & DESIGN》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106753355A (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 合肥工业大学 一种应用于led的单色荧光钙钛矿材料及其制备方法
CN106784147A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 南京理工大学 多孔增强高性能全无机钙钛矿可见光探测器制备方法
CN106847956A (zh) * 2017-03-08 2017-06-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种基于全无机钙钛矿单晶的辐射探测器及其制备方法
CN106847956B (zh) * 2017-03-08 2018-12-07 中国工程物理研究院材料研究所 一种基于全无机钙钛矿单晶的辐射探测器的制备方法
CN106949963A (zh) * 2017-03-14 2017-07-14 南京大学 一种基于复合结构的全光纤光电探测器及其制备方法
CN107564978A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 合肥工业大学 一种铯铅溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的光伏器件
CN107564978B (zh) * 2017-08-30 2019-02-12 合肥工业大学 一种铯铅溴无机钙钛矿薄膜的制备方法及基于其的光伏器件
CN109097741A (zh) * 2018-08-31 2018-12-28 鲁东大学 一种CsPbBr3薄膜的制备方法
CN110272739A (zh) * 2019-07-12 2019-09-24 江西理工大学 一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法
CN110272739B (zh) * 2019-07-12 2022-04-15 江西理工大学 一种低温溶液法合成高发光效率的钙钛矿纳米材料的方法
CN110690302A (zh) * 2019-08-19 2020-01-14 五邑大学 一种CsPbBr3薄膜及其制备方法和一种器件
CN110690302B (zh) * 2019-08-19 2021-08-17 五邑大学 一种CsPbBr3薄膜及其制备方法和一种器件

Also Published As

Publication number Publication date
CN105883905B (zh) 2017-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105883905A (zh) 一种光电材料CsPbBr3的制备方法
CN105948107A (zh) 一种光电材料CsPb2Br5的制备方法
CN104445402B (zh) 不同价态、晶型和形貌的钒氧化物的制备方法
KR101348524B1 (ko) 메타텅스텐산 암모늄 제조방법
CN106582595B (zh) 一种蓝色TiO2催化剂的制备方法
CN103466701B (zh) 一种固相化学反应制备三氧化二铋纳米线的方法
CN102580721A (zh) 微波水热制备TiO2/BiVO4复合光催化剂的方法
CN110436508A (zh) 一种片状纳米氧化铜的制备方法及其应用
CN103896335A (zh) 高比表面纳米多孔二氧化钛的制备方法
CN102951686A (zh) 一种粒状钨酸锰纳米晶的制备方法
CN109896546B (zh) 一种铵钨青铜纳米棒的制备方法
CN103466624B (zh) 一种超细β碳化硅及其制备方法
CN103466584A (zh) 一种固相化学反应制备磷酸银纳米材料的方法
CN106890656A (zh) 一种磷掺杂二氧化钛溶胶及其制备方法
CN102115168B (zh) 一种纳米结构Li3NbO4的制备方法
CN104229891B (zh) 一种制备钽酸钙粉体的方法
CN103318954A (zh) 一种固相化学反应制备三钛酸钠纳米棒的方法
CN107335432B (zh) 一种BiVO4/TiO2核壳复合光催化剂的制备方法
CN102951685A (zh) 一种棒状钨酸锰微晶的制备方法
CN102583525B (zh) 一种金红石型二氧化钛介晶的制备方法
CN108516584B (zh) 一种高纯度超大比表面多孔二氧化钛的制备方法
CN108676018B (zh) 一种有机无机杂化钙钛矿纳米材料及其制备方法
CN104261416B (zh) 一种异形貌介孔二氧化硅的制备方法
CN104386750B (zh) 一种钪钽酸钡粉体的制备方法
CN104399448A (zh) 一种触媒氧化锌及其制备方法

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171013

Termination date: 20190408

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee