CN106629834B - 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法 - Google Patents

一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106629834B
CN106629834B CN201611156001.0A CN201611156001A CN106629834B CN 106629834 B CN106629834 B CN 106629834B CN 201611156001 A CN201611156001 A CN 201611156001A CN 106629834 B CN106629834 B CN 106629834B
Authority
CN
China
Prior art keywords
perovskite
prepares
lead halogen
nano wire
apbi
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611156001.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106629834A (zh
Inventor
邱婷
苗晓亮
张树芳
胡延强
白帆
张陈明
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 CN201611156001.0A priority Critical patent/CN106629834B/zh
Publication of CN106629834A publication Critical patent/CN106629834A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106629834B publication Critical patent/CN106629834B/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
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/02—Halides of titanium
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明为一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线方法，该方法通过在一步法制备APbI3钙钛矿的旋涂过程中滴加不良溶剂以及极性非质子溶剂制备APbI3钛矿纳米线。本发明提供的制备方法具有简单易操作，节省反应时间等优势。本发明通过一步法制备的一维钙钛矿纳米晶薄膜长度均匀，覆盖度好，能为光探测器、激光器提供一种备选材料。钙钛矿纳米线相对于体钙钛矿而言，有更好的光传导能力，能用于光传导器以及激光器等器件。

Description

一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法
技术领域
本发明属于光电薄膜领域，涉及一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线方法。
背景技术
有机无机杂化钙钛矿材料AMX3具有载流子迁移率高，激子束缚能低，吸收光谱宽且带隙可调节等优点，广泛应用于太阳能电池、发光二极管、激光器和光探测器等电子设备中。钙钛矿的维度和形貌对其物理和化学性能有很大的影响，有效的控制钙钛矿的结晶形态不仅有利于钙钛矿材料的基础性研究，并且可以开拓钙钛矿材料的实际应用领域。有文献报道，钙钛矿的其他结晶形态如钙钛矿量子点，一维钙钛矿纳米线以及二维钙钛矿纳米片的某些光电性能比传统的三维体钙钛矿更加优异，掀起了研究的热潮。
相比于立方体钙钛矿而言，一维钙钛矿纳米线由于其独特的结构特点，有着优异的光传导性能，这使得钙钛矿材料能运用于光探测器。除此之外，它的横向导电性好，并且载流子分离能力也优于三维体钙钛矿，用于钙钛矿太阳能电池中不仅可以提高钙钛矿与空穴传输层的空穴注射率，还能减少电池的磁滞现象。一维钙钛矿良好的光电性能使得它在光探测器、激光发射器、发光二极管等电子设备上具有良好的应用潜能。
目前用溶液法制备的钙钛矿多为体钙钛矿，表明在传统的制备钙钛矿过程中，钙钛矿颗粒的结晶取向更加趋向于各项异性，而制备出一维纳米线具备一定难度。文献Horváth E,Spina M,Szekrényes Z,et al.Nanowires ofmethylammonium lead iodide(CH3NH3PbI3)preparedby low temperature solution-mediated crystallization[J].Nano letters,2014,14(12):6761-6766.中报导，采用在双玻璃片中滴加钙钛矿溶液的方法能制备出一维的钙钛矿纳米线，但这种方法操作困难需要很好的技巧并且不是单纯的一维纳米线还夹杂着部分体钙钛矿；另外文献Zhu P,Gu S,Shen X,et al.DirectConversion ofPerovskite Thin Films into Nanowires with Kinetic Control forFlexible Optoelectronic Devices[J].Nano letters,2016,16(2):871-876.报导使用两步法制备一维钙钛矿，但是两步法操作复杂且过程繁琐。因此寻找一种制备过程简单，可重复性高的制备一维钙钛矿的方法迫在眉睫。
发明内容
本发明目的在于提供一种制备过程简单、可重复性高、均匀致密且性能优良的铅卤钙钛矿纳米线的制备方法。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线方法，
为：通过在一步法制备APbI3钙钛矿的旋涂过程中滴加不良溶剂以及极性非质子溶剂制备APbI3钛矿纳米线。
包括如下步骤：
步骤1；依次用洗洁精，自来水，去离子水，乙醇超声清洗基底10-30min；吹干后置于UV-O3中处理10-15min；
步骤2；在表面清洗干净的基底上滴加APbI3钙钛矿前驱体溶液；
步骤3；在旋涂涂膜过程中滴加不良溶剂以及极性非质子溶剂混合溶剂制备钙钛矿薄膜；
步骤4；进行加热退火处理。
即得到铅卤钙钛矿纳米线，其中A＝CH3NH3，Cs。
进一步地，步骤1中，所述基底为2mm*2mm普通玻璃或FTO导电玻璃。
进一步地，步骤3中，不良溶剂为氯苯或甲苯；极性溶剂为N，N-二甲基酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，γ-丁内酯(GBL)中的一种；其中，不良溶剂与极性非质子溶剂体积比为10:1～50:1，钙钛矿前驱体溶液与混合溶剂体积比为1:3～1:2。
进一步地，步骤4中，当A＝CH3NH3时，退火处理时间为8-12min，退火处理温度为100±10℃；当A＝Cs时，退火处理时间为18-22min，退火处理温度为250±10℃。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)提供了一种制备一维钙钛矿纳米晶薄膜的方法，在传统的一步法制备钙钛矿的过程中，滴加极性非质子溶剂局部溶解钙钛矿，给一维钙钛矿的生长提供空间，利用液体催化剂集群模型使钙钛矿再结晶获得钙钛矿纳米线。
(2)与两步法制备钙钛矿纳米线相比较而言，本发明提供的制备方法具有简单易操作，节省反应时间等优势。通过一步法制备的一维钙钛矿纳米晶薄膜长度均匀，覆盖度好，能为光探测器、激光器提供一种备选材料。
(3)制备的钙钛矿纳米线相对于体钙钛矿而言，有更好的光传导能力，能用于光传导器以及激光器等器件。除此之外，钙钛矿纳米线还能用于太阳能电池中，提高钙钛矿层与空穴传输层之间的空穴传输能力。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的扫描电镜(SEM)形貌图；
图2为本发明实施例2制备的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的扫描电镜(SEM)形貌图；
图3为本发明实施例3制备的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的扫描电镜(SEM)形貌图；
图4为本发明实施例4制备的CsPbI3钙钛矿薄膜的扫描电镜(SEM)形貌图；
图5为本发明实施例5采用传统一步法制备的钙钛矿薄膜(未滴加极性溶剂)扫描电镜(SEM)形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
1)开始用洗洁精超声清洗FTO导电玻璃片(厚度约1mm)20分钟，以去除表面上可能存在的有机及无机类污渍；然后再用大量的自来水冲洗；最后将FTO放入去离子水中超声清洗20分钟；将上述洗净的FTO导电玻璃放入无水乙醇中超声清洗约20分钟，以除去表面残余的有机杂质，此步骤重复多遍；再将FTO导电玻璃在丙酮中超声波清洗约20分钟，进一步除去表面残余的有机杂质；从丙酮中取分别出FTO基板，将其置于紫外臭氧清洗机中，清洗30分钟；所述底电极材料为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F)，简称为FTO。
2)配置1mol/L的CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液，在70℃加热搅拌12h；
3)将洗好的FTO导电玻璃片放在旋涂仪上，在FTO上滴加200μml的钙钛矿前驱体溶液在500rpm下旋涂5s后快速滴加500μml的甲苯和10μml DMF混合溶液然后2000rpm旋涂下旋涂1min；然后在100℃下退火10min；
对制备的钙钛矿薄膜进行了分析表征，图1为本发明实施例1制备的铅卤钙钛矿纳米线扫描电镜(SEM)形貌图，体钙钛矿表层再结晶钙钛矿纳米线长度均匀。
实施例2
1)开始用洗洁精超声清洗FTO导电玻璃片(厚度约1mm)20分钟，以去除表面上可能存在的有机及无机类污渍；然后再用大量的自来水冲洗；最后将FTO放入去离子水中超声清洗20分钟；将上述洗净的FTO导电玻璃放入无水乙醇中超声清洗约20分钟，以除去表面残余的有机杂质，此步骤重复多遍；再将FTO导电玻璃在丙酮中超声波清洗约20分钟，进一步除去表面残余的有机杂质；从丙酮中取分别出FTO基板，将其置于紫外臭氧清洗机中，清洗30分钟；所述底电极材料为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F)，简称为FTO。
2)配置1mol/L的CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液，在70度加热搅拌12h；
3)将洗好的FTO导电玻璃片放在旋涂仪上，在FTO上滴加200μml的钙钛矿前驱体溶液在500rpm下旋涂5s后快速滴加500μml的甲苯和20μml DMF混合溶液然后2000rpm旋涂下旋涂1min；然后在100℃下退火10min；
对制备的钙钛矿薄膜进行了分析表征，图2为本发明实施例2制备的铅卤钙钛矿纳米线扫描电镜(SEM)形貌图，所制备的钙钛矿纳米线长度均匀，覆盖度好。
实施例3
1)开始用洗洁精超声清洗FTO导电玻璃片(厚度约1mm)20分钟，以去除表面上可能存在的有机及无机类污渍；然后再用大量的自来水冲洗；最后将FTO放入去离子水中超声清洗20分钟；将上述洗净的FTO导电玻璃放入无水乙醇中超声清洗约20分钟，以除去表面残余的有机杂质，此步骤重复多遍；再将FTO导电玻璃在丙酮中超声波清洗约20分钟，进一步除去表面残余的有机杂质；从丙酮中取分别出FTO基板，将其置于紫外臭氧清洗机中，清洗30分钟；所述底电极材料为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F)，简称为FTO。
2)配置1mol/L的CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液，在70度加热搅拌12h；
3)将洗好的FTO导电玻璃片放在旋涂仪上，在FTO上滴加200μml的钙钛矿前驱体溶液在500rpm下旋涂5s后快速滴加500μml的甲苯和50μml DMF混合溶液然后2000rpm旋涂下旋涂1min；然后在100℃下退火10min。
对制备的钙钛矿薄膜进行了分析表征，图3为本发明实施例3制备的铅卤钙钛矿纳米线扫描电镜(SEM)形貌图，所制备的钙钛矿纳米线长度均匀。
实施例4
1)开始用洗洁精超声清洗FTO导电玻璃片(厚度约1mm)20分钟，以去除表面上可能存在的有机及无机类污渍；然后再用大量的自来水冲洗；最后将FTO放入去离子水中超声清洗20分钟；将上述洗净的FTO导电玻璃放入无水乙醇中超声清洗约20分钟，以除去表面残余的有机杂质，此步骤重复多遍；再将FTO导电玻璃在丙酮中超声波清洗约20分钟，进一步除去表面残余的有机杂质；从丙酮中取分别出FTO基板，将其置于紫外臭氧清洗机中，清洗30分钟；所述底电极材料为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F)，简称为FTO。
2)配置1mol/L的CsPbI3钙钛矿前驱体溶液,在70度加热搅拌12h；
3)将洗好的FTO导电玻璃片放在旋涂仪上，在FTO上滴加200μml的钙钛矿前驱体溶液在500rpm下旋涂5s后快速滴加500μml的甲苯20μml DMF混合溶液，然后2000rpm旋涂下旋涂1min；然后在250℃退火20min。
对制备的钙钛矿薄膜进行了分析表征，图4为本发明实施例4制备的铅卤钙钛矿纳米线扫描电镜(SEM)形貌图，所制备的CsPbI3钙钛矿纳米线均匀致密。
实施例5
1)开始用洗洁精超声清洗FTO导电玻璃片(厚度约1mm)20分钟，以去除表面上可能存在的有机及无机类污渍；然后再用大量的自来水冲洗；最后将FTO放入去离子水中超声清洗20分钟；将上述洗净的FTO导电玻璃放入无水乙醇中超声清洗约20分钟，以除去表面残余的有机杂质，此步骤重复多遍；再将FTO导电玻璃在丙酮中超声波清洗约20分钟，进一步除去表面残余的有机杂质；从丙酮中取分别出FTO基板，将其置于紫外臭氧清洗机中，清洗30分钟；所述底电极材料为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F)，简称为FTO。
2)配置1mol/L的CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液，在70度加热搅拌12h；
3)将洗好的FTO导电玻璃片放在旋涂仪上，在FTO上滴加200μml的钙钛矿前驱体溶液在500rpm下旋涂5s后快速滴加500μml的甲苯，然后2000rpm旋涂下旋涂1min；然后在100℃下退火10min；
对制备的钙钛矿晶粒进行了分析表征，图5为本发明实施例5制备的铅卤钙钛矿纳米线(未滴加极性非质子溶剂)的扫描电镜(SEM)形貌图，制备的钙钛矿成颗粒状。

Claims (5)

1.一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线制备方法，通过在一步法制备APbI3钙钛矿的旋涂过程中滴加不良溶剂以及极性非质子溶剂制备APbI3钛矿纳米线，其中A＝CH3NH3，Cs；具体步骤如下：
步骤1；依次用洗洁精，自来水，去离子水，乙醇超声清洗基底10-30min；吹干后置于UV-O3中处理10-15min；
步骤2；在表面清洗干净的基底上滴加APbI3钙钛矿前驱体溶液；
步骤3；在旋涂涂膜过程中滴加不良溶剂以及极性非质子溶剂混合溶剂制备钙钛矿薄膜；
步骤4；进行加热退火处理，即得到铅卤钙钛矿纳米线。
2.根据权利要求1所述的再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线制备方法，其特征在于，步骤1中，基底为普通玻璃或FTO导电玻璃。
3.根据权利要求1所述的再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线制备方法，其特征在于，所述的不良溶剂为氯苯或甲苯；极性溶剂为N，N-二甲基酰胺，二甲基亚砜，γ-丁内酯中的一种；
4.根据权利要求1所述的再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线制备方法，其特征在于，步骤3中，所述的不良溶剂与极性非质子溶剂的体积比为10:1～50:1，钙钛矿前驱体溶液与混合溶剂体积比为1:3～1:2。
5.根据权利要求1所述的再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线制备方法，其特征在于，步骤4中，当A＝CH3NH3时，退火处理时间为8-12min，退火处理温度为100±10℃；当A＝Cs时，退火处理时间为18-22min，退火处理温度为250±10℃。
CN201611156001.0A 2016-12-14 2016-12-14 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法 Expired - Fee Related CN106629834B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611156001.0A CN106629834B (zh) 2016-12-14 2016-12-14 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611156001.0A CN106629834B (zh) 2016-12-14 2016-12-14 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106629834A CN106629834A (zh) 2017-05-10
CN106629834B true CN106629834B (zh) 2019-04-16

Family

ID=58823217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611156001.0A Expired - Fee Related CN106629834B (zh) 2016-12-14 2016-12-14 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106629834B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107170890B (zh) * 2017-05-13 2019-06-11 河北工业大学 一种可控甲胺铅碘纳米线的制备方法
CN107286930B (zh) * 2017-06-08 2020-02-18 东南大学 以甲胺铅溴钙钛矿量子点制备钙钛矿量子点纳米棒的方法
CN107286931B (zh) * 2017-07-18 2020-01-07 东南大学 以甲胺铅溴钙钛矿量子点组装钙钛矿量子点荧光环的方法
CN107500344B (zh) * 2017-08-09 2019-02-22 江苏科技大学 一种全无机卤化物钙钛矿材料CsPbI3纳米管及其制备方法和应用
CN107919409B (zh) * 2017-09-20 2019-11-12 湖北大学 一种基于CsPbBr3全无机钙钛矿纳米线的可见光光电探测器及其制备方法
CN108011046A (zh) * 2017-11-14 2018-05-08 浙江理工大学 一种钙钛矿表面原位法生长钙钛矿纳米线的方法及一种钙钛矿太阳能电池
CN108585531B (zh) * 2018-05-08 2021-02-26 吉林师范大学 一种有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿纳米线的制备方法及其应用
CN110655914B (zh) * 2018-06-28 2022-09-27 天津大学 手性钙钛矿纳米线晶体及其制备方法
CN109037452B (zh) * 2018-07-05 2022-01-28 南京邮电大学 一种含硫有机无机杂化钙钛矿薄膜及纳米棒的制备方法
CN108753289A (zh) * 2018-07-16 2018-11-06 中国科学院半导体研究所 无机卤化铅钙钛矿量子点及制备方法、纳米线及制备方法
CN109411327B (zh) * 2018-09-14 2021-03-12 中山大学 一种全无机钙钛矿纳米线CsPbX2Y及其制备方法和应用
CN111900627B (zh) * 2020-06-23 2021-10-08 北京大学 一种钙钛矿微纳结构及其制备方法和应用
CN116396748A (zh) * 2023-04-12 2023-07-07 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于x射线探测的钙钛矿络合物的制备方法及其产品与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106629834A (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106629834B (zh) 一种再结晶法制备铅卤钙钛矿纳米线的方法
CN106987857B (zh) 单层金属结构二硫化钼/氧化还原石墨烯复合物及其制备方法
CN107068872B (zh) 一种制备钙钛矿Cs3Bi2I9薄膜电池的方法
CN106981570A (zh) 一种钙钛矿薄膜的快速制备方法及其应用
CN103203468A (zh) 一种银纳米线的制备方法
CN110746631A (zh) 一种太阳能光热转换复合薄膜及其制备方法
CN104393177B (zh) 基于钙钛矿相有机金属卤化物的太阳能电池及其制备方法
CN104934503B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池光吸收层材料甲基胺溴化铅的制备方法
CN109742246A (zh) 可控混合溶剂体系及其在制备钙钛矿材料中的用途
CN104889388A (zh) 一种核壳结构银@硫化银纳米线的制备方法
CN108281550B (zh) 基于镁掺杂二氧化钛的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107833969B (zh) 一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法
CN110010769A (zh) 一种取向生长有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法
CN106865604A (zh) 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法
CN102627409A (zh) 一种制备碳纳米管薄膜的方法
CN106365465A (zh) 一种三维二氧化钛‑金‑氮化碳三元材料的制备方法
CN103342396B (zh) 一种微波液相合成类石墨烯二维氢氧化镍纳米材料的方法
Sarkar et al. Photonic cured metal oxides for low-cost, high-performance, low-voltage, flexible, and transparent thin-film transistors
CN103318954B (zh) 一种固相化学反应制备三钛酸钠纳米棒的方法
CN105322094A (zh) 一种用于钙钛矿型太阳电池的二氧化钛薄膜制备方法
CN108545960A (zh) 一种Y掺杂ZnO纳米棒阵列制备方法
CN103320828B (zh) 一种六次甲基四胺掺杂纳米氧化锌薄膜的电化学制备方法
CN103247718A (zh) 常温下原位控制合成硫铜银三元化合物半导体光电薄膜材料的化学方法
CN106449099B (zh) 一种基于ZnO纳米粉光阳极膜的制备方法及光阳极膜
CN107227476B (zh) 一种核壳结构氧化亚铜纳米pn同质结材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for 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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190416

Termination date: 20211214