CN107871817A - 一种合成有机‑无机杂化钙钛矿微晶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机‑无机杂化钙钛矿材料的新合成方法，可用于快速合成钙钛矿微晶。利用钙钛矿材料溶解度的反温度效应，即低温下溶解度高，高温下溶解度低，在升温结晶过程中加入扰动磁子，即可快速得到微米级别的钙钛矿单晶。通过在前体溶液中改变卤素的比例，可以合成混合卤素钙钛矿微晶。本发明方法大大缩短结晶时间，合成时间在3‑5分钟，而且操作简单，可用于工业化批量制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机-无机杂化钙钛矿材料合成方法，可用于快速合成钙钛矿微晶。
技术背景
近年来钙钛矿材料受到广泛关注，钙钛矿太阳能电池在短短几年的时间转换效率已突破20％。除了可用于太阳能电池，钙钛矿在光解水、光探测器、激光等领域也有广泛应用。最近的研究发现，钙钛矿单晶具有更高的载流子迁移率，更长的扩散长度等优点。钙钛矿微晶被发现具有很好的激光特性，而且可以用于光探测器。快速有效的合成方法是工业化应用的关键，然而，目前现有的合成方法都比较耗时，需要一整天甚至数天，而且可控性不好。为了推动钙钛矿材料产业化，须发展出一种快速有效的合成方法。
发明内容
本发明的目的就是针对传统钙钛矿微晶合成方法耗时长的问题，提供了一种合成钙钛矿微晶的新方法。本发明涉及到的有机-无机杂化钙钛矿材料包括CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3，以及混合钙钛矿CH3NH3Pb(Br3-xIx)、CH3NH3Pb(Br3-xClx)。该方法可以在5分钟内快速，高效的合成钙钛矿微晶，而且具有操作简单方便、更经济等优点，可用于工业化批量制备和生产钙钛矿微晶。
其技术方案是：本发明提供一种快速合成有机-无机杂化钙钛矿微晶的方法，其主要合成步骤包括：
1.钙钛矿前体溶液的制备；
2.钙钛矿微晶的制备。
通过改变CH3NH3PbBr3前体溶液卤素比例，CH3NH3Pb(Br3-xIx)(0＜X≤1)、CH3NH3Pb(Br3-xClx)(0＜X≤1)通过升温结晶可以合成混合钙钛矿微晶。
本发明可用于快速合成钙钛矿微晶。利用钙钛矿材料溶解度的反温度效应，即低温下溶解度高，高温下溶解度低，在升温结晶过程中加入扰动磁子，即可快速得到微米级别的钙钛矿单晶。本发明方法大大缩短结晶时间，合成时间在3-5分钟，而且操作简单，可用于工业化批量制备。
附图说明：
图1是本发明合成过程的示意图。
图2是反应得到钙钛矿微晶的扫描电子显微镜图。
具体实施方式：
实施例1
第一步：钙钛矿前体溶液的制备
分别配制如下钙钛矿前体溶液：
CH3NH3PbBr3前体溶液制备。将等摩尔的CH3NH3Br和PbBr2在室温下溶解于DMF中，溶液的浓度控制在1.0M。在溶解过程中，要不断搅拌，然后用0.22mm滤头过滤得到澄清前体溶液。
CH3NH3PbCl3前体溶液制备。将等摩尔的CH3NH3Cl和PbCl2在60℃下溶解于DMSO中，溶液的浓度控制在2.0M。在溶解过程中，要不断搅拌，然后用过滤孔孔径为0.22mm滤头过滤得到前体溶液。
CH3NH3PbI3前体溶液制备。将等摩尔的CH3NH3I和PbI2在60℃下溶解于GBL中，溶液的浓度控制在1.0M。在溶解过程中，要不断搅拌，然后用0.22mm滤头过滤得到前体溶液。
CH3NH3Pb(Br3-xIx)、CH3NH3Pb(Br3-xClx)前体溶液制备。CH3NH3Pb(Br3-xIx)和CH3NH3Pb(Br3-xClx)前体溶液制备和CH3NH3PbBr3相似，不同之处在于，仅需要将CH3NH3Br换成CH3NH3Br与CH3NH3I或CH3NH3Cl的混合物即可。分别得浓度1.0M的CH3NH3Pb(Br2I)和CH3NH3Pb(Br2。 5Cl0。5)。
第二步：钙钛矿微晶的制备
将得到的前体溶液分别固定在油浴锅中并升温到100℃，升温的同时，在前体溶液中加入一个扰动磁子，其转速为100r/min，如图1所示。在升温结晶的过程，磁子的扰动将会产生钙钛矿微晶，3-5分钟即可得到大量的钙钛矿微晶，结晶1h后由于溶液浓度下降，不在继续析出微晶。
CH3NH3PbBr3反应得到钙钛矿微晶的扫描电子显微镜图片如图2所示。微晶为大小10-100微米的小方块。其它4种前体溶液扳应所获取得的微晶扫描电子显微镜图片后，可以看出微晶也为大小10-100微米的小方块。
Claims (5)
1.一种合成有机-无机杂化钙钛矿微晶的方法，包括以下几个步骤：
a.钙钛矿前体溶液的制备；所述前体溶液为1.0-1.2M的CH3NH3PbBr3前体溶液、1.8-2.0M的CH3NH3PbCl3前体溶液、1.0-1.2M的CH3NH3PbI3前体溶液、或1.0-1.2M的CH3NH3Pb(Br3- xIx)(0＜X≤1)、或1.0-1.2M的CH3NH3Pb(Br3-xClx)(0＜X≤1)；
b.钙钛矿微晶的制备：将前体溶液升温到90-110℃，升温的同时和升温后搅拌反应3-5分钟以上，即快速可得到大量的钙钛矿微晶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
CH3NH3PbBr3前体溶液的制备：将等摩尔的CH3NH3Br和PbBr2在室温下溶解于DMF中，CH3NH3PbBr3溶液的浓度控制在1.0-1.2M；
CH3NH3PbCl3前体溶液的制备：将等摩尔的CH3NH3Cl和PbCl2在60℃下溶解于DMSO中，CH3NH3PbCl3溶液的浓度控制在1.8-2.0M；
CH3NH3PbI3前体溶液的制备；将等摩尔的CH3NH3I和PbI2在60℃下溶解于GBL中，CH3NH3PbI3溶液的浓度控制在1.0-1.2M；
CH3NH3Pb(Br3-xIx)(0＜X≤1)前体溶液的制备：按所需化学计量比，将CH3NH3Br与PbBr2和PbI2在室温下溶解于DMF中、或将CH3NH3Br和CH3NH3I与PbBr2在室温下溶解于DMF中、将CH3NH3Br和CH3NH3I与PbBr2和PbI2在室温下溶解于DMF中，CH3NH3Pb(Br3-xIx)溶液的浓度控制在1.0-1.2M；
或，CH3NH3Pb(Br3-xClx)(0＜X≤1)前体溶液的制备：按所需化学计量比，将CH3NH3Br与PbBr2和PbCl2在室温下溶解于DMF中、或将CH3NH3Br和CH3NH3Cl与PbBr2在室温下溶解于DMF中、将CH3NH3Br和CH3NH3Cl与PbBr2和PbCl2在室温下溶解于DMF中，CH3NH3Pb(Br3-xClx)溶液的浓度控制在1.0-1.2M。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将前体溶液在油浴锅中升温到90-110℃，升温的同时，在前体溶液中加入扰动磁子，其转速为60-200r/min，即快速可得到大量的钙钛矿微晶。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：搅拌速度为60-200r/min。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：反应时间为40分钟-1小时以上。
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|---|---|
| CN (1) | CN107871817A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110205678A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-09-06 | 安徽建筑大学 | 一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法 |
| CN113604867A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-05 | 中山大学 | 一种微波法高效制备钙钛矿微晶的方法 |
| CN114539067A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-27 | 清华大学 | 一维有机无机杂化钙钛矿及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090242900A1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-01 | National Chiao Tung University | Memory device and method of manufacturing the same |
| CN103318927A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-09-25 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种加速盐湖卤水中碳酸锂结晶的方法 |
| WO2016038338A1 (en) * | 2014-09-10 | 2016-03-17 | Oxford Photovoltaics Limited | Mixed organic-inorganic perovskite formulations |
| CN105882120A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-24 | 武汉理工大学 | 一种钙钛矿太阳能电池印刷机 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090242900A1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-01 | National Chiao Tung University | Memory device and method of manufacturing the same |
| CN103318927A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-09-25 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种加速盐湖卤水中碳酸锂结晶的方法 |
| WO2016038338A1 (en) * | 2014-09-10 | 2016-03-17 | Oxford Photovoltaics Limited | Mixed organic-inorganic perovskite formulations |
| CN105882120A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-24 | 武汉理工大学 | 一种钙钛矿太阳能电池印刷机 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GIACOMO MACULAN等: "CH3NH3PbCl3 Single Crystals: Inverse Temperature Crystallization and Visible-Blind UV-Photodetector", 《J. PHYS. CHEM. LETT.》 * |
| SAIDAMINOV MI等: "High-quality bulk hybrid perovskite single crystals within minutes by inverse temperature crystallization", 《NAT COMMUN.》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110205678A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-09-06 | 安徽建筑大学 | 一种碳纸负载有机-无机钙钛矿微晶的制备方法 |
| CN113604867A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-05 | 中山大学 | 一种微波法高效制备钙钛矿微晶的方法 |
| CN114539067A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-27 | 清华大学 | 一维有机无机杂化钙钛矿及其制备方法 |
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