CN108101792B - 一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法 - Google Patents

一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108101792B
CN108101792B CN201711389566.8A CN201711389566A CN108101792B CN 108101792 B CN108101792 B CN 108101792B CN 201711389566 A CN201711389566 A CN 201711389566A CN 108101792 B CN108101792 B CN 108101792B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diaminopropylamine
iodide
copper
washing
photoelectric material
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
CN201711389566.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108101792A (zh
Inventor
江琳沁
邱羽
李平
颜峰坡
范宝殿
林灵燕
严琼
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.)
Fujian Jiangxia University
Original Assignee
Fujian Jiangxia 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 Fujian Jiangxia University filed Critical Fujian Jiangxia University
Priority to CN201711389566.8A priority Critical patent/CN108101792B/zh
Publication of CN108101792A publication Critical patent/CN108101792A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108101792B publication Critical patent/CN108101792B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种铜钙钛矿光电材料的合成，尤其涉及一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法。包括如下步骤：(1)将1，3‑二氨基丙烷与碘化氢在冰水浴中反应，蒸干溶剂，洗涤、干燥得到前驱物固体；(2)将步骤(1)合成的前驱物与碘化亚铜在γ‑丁内酯中继续搅拌过夜，蒸干溶剂，再用无水乙醚抽滤洗涤沉淀，得到二氨基丙胺碘化铜产物。本发明的合成方法具有环保特性，所合成的二氨基丙胺碘化铜是以铜取代的无铅钙钛矿材料，具有超宽的光吸收范围，且具有很好的空气稳定性，可在空气中长期稳定存在，而不影响其光吸收范围，是一种具有潜在应用前景的太阳电池光吸收层材料。

Description

一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法
技术领域
本发明涉及一种铜钙钛矿光电材料的合成，尤其涉及一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法。
背景技术
具有钙钛矿晶型的有机无机杂化材料于2009年首次应用于太阳能电池中，即引起极大关注，在太阳电池效率方面呈现迅猛发展的态势，目前以甲胺铅碘为光吸收层制备的太阳电池光电转换效率已达22.1％。但甲胺铅碘钙钛矿材料在空气中易分解，并且在材料合成中使用高毒性的碘化铅，因而如何替换铅的原材料以顺应环境保护要求及提高钙钛矿材料在空气中的稳定性是目前函待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种具有环保特性，安全稳定的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法。
本发明是这样实现的：
本发明的具体包括如下步骤：
(1)将1，3-二氨基丙烷与碘化氢水溶液在冰水浴中反应，蒸干溶剂，洗涤、干燥得到前驱物固体；
(2)将步骤(1)合成的前驱物与碘化亚铜在γ-丁内酯中继续搅拌过夜，蒸干溶剂，再用无水乙醚抽滤洗涤沉淀，得到二氨基丙胺碘化铜产物。
进一步地：
步骤(1)的反应时间为0.1-2小时。
步骤(1)中1，3-二氨基丙烷与碘化氢的摩尔比为1:1-1:2.2。所述碘化氢水溶液为具有57％含量的碘化氢水溶液。
步骤(1)中将反应溶液置于60-120℃油浴中，蒸干溶剂。
步骤(1)中所述洗涤、干燥，使用无水乙醚抽滤洗涤沉淀，在真空干燥箱中80-140℃烘干，得到淡黄色固体前驱物。
步骤(2)中前驱物与碘化亚铜的摩尔比为2:1-1:2，反应条件为在60-120 ℃油浴中搅拌24小时。
步骤(2)中利用旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到暗褐色沉淀，使用无水乙醚抽滤洗涤红褐色沉淀，于真空干燥箱中80-140℃干燥，得到二氨基丙胺碘化铜粉体。
本发明选用碘化亚铜为原料，以取代碘化铅，实现制备安全无毒钙钛矿材料的要求。获得的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿材料光吸收边位置达到960 nm，并显现出良好的空气稳定性。
本发明具有如下优点：本发明的合成方法具有环保特性，所合成的二氨基丙胺碘化铜是以铜取代的无铅钙钛矿材料，具有超宽的光吸收范围，且具有很好的空气稳定性，可在空气中长期稳定存在，而不影响其光吸收范围，是一种具有潜在应用前景的太阳电池光吸收层材料。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为二氨基丙胺碘化铜的XRD图谱。
图2为二氨基丙胺碘化铜的SEM图谱。
图3为二氨基丙胺碘化铜的紫外可见吸收光谱及放置于30％湿度环境中100天后该材料的紫外可见吸收光谱。
图4为在AM 1.5G太阳强度照射下以二氨基丙胺碘化铜为光吸收层的钙钛矿太阳电池的J-V曲线图。
具体实施方式
实施例1
将1，3-二氨基丙烷与碘化氢，在冰水浴中均匀搅拌2小时，二氨基丙烷与碘化氢的摩尔比为1:1。将所得溶液在80℃下蒸发溶剂，得到淡黄色固体。使用无水乙醚重复洗涤，在80℃下干燥24小时。
将干燥所得的前驱物粉体与碘化亚铜加入γ-丁内酯中，在80℃下充分搅拌24小时。所述前驱物粉体与碘化亚铜摩尔比为2：1。利用旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到暗褐色沉淀，以无水乙醚抽滤洗涤即可得到二氨基丙胺碘化铜钙钛矿材料。
实施例2
将1，3-二氨基丙烷与碘化氢，在冰水浴中均匀搅拌1小时，二氨基丙烷与碘化氢的摩尔比为1：1.5。将所得溶液在60℃下蒸发溶剂，得到淡黄色固体。使用无水乙醚重复洗涤，在100℃下干燥20小时。
将干燥所得的前驱物粉体与碘化亚铜加入γ-丁内酯中，在60℃下充分搅拌24小时。所述前驱物粉体与碘化亚铜摩尔比为1：1。利用旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到暗褐色沉淀，以无水乙醚抽滤洗涤即可得到二氨基丙胺碘化铜钙钛矿材料。
实施例3
将1，3-二氨基丙烷与碘化氢，在冰水浴中均匀搅拌0.1小时，二氨基丙烷与碘化氢的摩尔比为1:2.2。将所得溶液在120℃下蒸发溶剂，得到淡黄色固体。使用无水乙醚重复洗涤，在140℃下干燥18小时。
将干燥所得的前驱物粉体与碘化亚铜加入γ-丁内酯中，在120℃下充分搅拌24小时。所述前驱物粉体与碘化亚铜摩尔比为1：2。利用旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到暗褐色沉淀，以无水乙醚抽滤洗涤即可得到二氨基丙胺碘化铜钙钛矿材料。
本发明获得的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿材料光吸收边位置达到960 nm，并显现出良好的空气稳定性。
该产物具有二维层状结构，图1显示二氨基丙胺碘化铜材料的XRD图谱，表明此材料具有二维层状结构。图2为二氨基丙胺碘化铜的SEM图，更明显显示材料为二维层状结构。其特征尺寸从100纳米到1微米的片状结构，并层层堆叠。
图3为二氨基丙胺碘化铜的紫外可见吸收光谱，显示吸收边大约为960 nm，具有超宽的光吸收范围。通过紫外可见光谱测试可表征二氨基丙胺碘化铜材料在湿度环境中的稳定性。通过紫外可见吸收光谱测试该材料放置于 30％湿度环境下100天后的光谱，吸收边并未发生明显位移，证明其具有相当强的湿度稳定性。
应用实施例
为了证明二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光伏材料的潜力，本发明以其为光吸收层，制备钙钛矿太阳电池，并初步测试电池光伏性能。电池基本结构由下往上分别为透明导电玻璃FTO、致密TiO2层(电子传输层)、介孔TiO2层、二氨基丙胺碘化铜钙钛矿(光吸收层)、spiro-OMeTAD空穴传输层和全金属面电极Au。图4显示二氨基丙胺碘化铜太阳电池在AM1.5G太阳光强射下光电流密度-电压曲线。实验测得太阳电池开路电压Voc为0.934V，短路电流Jsc为8.628mA/cm2，填充因为FF为0.567，最终电池转换效率为 4.570％。
本发明所得材料具有超宽的光吸收范围，在空气中可稳定存在，是一种极具应用潜力的光电材料，有望应用于光伏电池、光催化、发光二极管等光电应用领域；同时合成的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿材料以铜离子代替铅离子，解决目前通用的含铅型钙钛矿材料具有高毒性的问题，是一项具有很高潜在应用前景和环保效益的技术。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将1，3-二氨基丙烷与碘化氢水溶液在冰水浴中反应，反应后蒸干溶剂，洗涤、干燥得到前驱物固体；1，3-二氨基丙烷与碘化氢的摩尔比为1:1-1:2.2；
(2)将步骤(1)合成的前驱物与碘化亚铜在γ-丁内酯中继续搅拌过夜，反应结束蒸干溶剂，再用无水乙醚抽滤洗涤沉淀，得到二氨基丙胺碘化铜产物；前驱物与碘化亚铜的摩尔比为2:1-1:2。
2.根据权利要求1所述的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法，其特征在于：步骤(1)的反应时间为0.1-2小时。
3.根据权利要求1所述的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法，其特征在于：步骤(1)中将反应溶液置于60-120℃油浴中，蒸干溶剂。
4.根据权利要求1所述的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述洗涤、干燥，使用无水乙醚抽滤洗涤沉淀，在真空干燥箱中80-140℃烘干，得到淡黄色固体前驱物。
5.根据权利要求1所述的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法，其特征在于：步骤(2)中反应条件为在60-120℃油浴中搅拌24小时。
6.根据权利要求1所述的二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法，其特征在于：步骤(2)中利用旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到暗褐色沉淀，使用无水乙醚抽滤洗涤红褐色沉淀，于真空干燥箱中80-140℃干燥，得到二氨基丙胺碘化铜粉体。
CN201711389566.8A 2017-12-21 2017-12-21 一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法 Active CN108101792B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389566.8A CN108101792B (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389566.8A CN108101792B (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108101792A CN108101792A (zh) 2018-06-01
CN108101792B true CN108101792B (zh) 2020-10-16

Family

ID=62210712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711389566.8A Active CN108101792B (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108101792B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112680221B (zh) * 2020-12-11 2023-06-30 福建江夏学院 一种二氨基丙胺溴化铜钙钛矿材料的合成方法及薄膜制品

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103903872A (zh) * 2014-03-28 2014-07-02 中国科学院上海技术物理研究所 一种钙钛矿相有机无机混合结晶材料的制备方法
CN104447349A (zh) * 2014-12-11 2015-03-25 福建江夏学院 一种杂化钙钛矿材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103903872A (zh) * 2014-03-28 2014-07-02 中国科学院上海技术物理研究所 一种钙钛矿相有机无机混合结晶材料的制备方法
CN104447349A (zh) * 2014-12-11 2015-03-25 福建江夏学院 一种杂化钙钛矿材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Structural and Electrical Characterization of Polymeric Haloplumbate(II) Systems;Anna Bonamartini Corradi等;《Inorg. Chem.》;19990127(第38期);716-721 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108101792A (zh) 2018-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ng et al. Photovoltaic performances of mono-and mixed-halide structures for perovskite solar cell: A review
Wang et al. Non-precious transition metals as counter electrode of perovskite solar cells
Etgar et al. Mesoscopic CH3NH3PbI3/TiO2 heterojunction solar cells
Dhara et al. Core-shell CuO-ZnO pn heterojunction with high specific surface area for enhanced photoelectrochemical (PEC) energy conversion
KR102215719B1 (ko) 나노결정의 금속유기구조체를 이용한 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법
van Embden et al. Solution-processed CuSbS2 thin films and superstrate solar cells with CdS/In2S3 buffer layers
Wang et al. Engineering organic/inorganic hierarchical photocathode for efficient and stable quasi-solid-state photoelectrochemical fuel cells
Liang et al. Nanocomposites of Bi5FeTi3O15 with MoS2 as novel Pt-free counter electrode in dye-sensitized solar cells
Tripathi et al. CeO 2-TiO 2 photoanode for solid state natural dye-sensitized solar cell
Quang et al. Optimization strategy for CdSe@ CdS core–shell nanorod structures toward high performance water splitting photoelectrodes
Jaculine et al. Zinc stannate nanoflower (Zn2SnO4) photoanodes for efficient dye sensitized solar cells
Gomathi et al. Construction of Ni doped MoO3 nanostructures and their application as counter electrode in dye-sensitized solar cells
Bist et al. Review on Efficiency Enhancement Using Natural Extract Mediated Dye‐Sensitized Solar Cell for Sustainable Photovoltaics
Khadtare et al. Facile synthesis of binder free ZnO and its Indium, Tin doped materials for efficient dye sensitized solar cells
Weldekirstos et al. New 2, 3-diphenylquinoxaline containing organic DA-π-A dyes with nickel oxide photocathode prepared by surfactant-mediated synthesis for high performance p-type dye-sensitized solar cells
De Marco et al. Single crystal mesoporous ZnO platelets as efficient photoanodes for sensitized solar cells
JP5351693B2 (ja) ルテニウム錯体及びそれを使用した光電部品
Kaliramna et al. A review and comparative analysis of different types of dyes for applications in dye-sensitized solar cells
Hou et al. Preparation of mesoporous titanium dioxide anode by a film-and pore-forming agent for the dye-sensitized solar cell
Wang et al. Photovoltaic properties of LixCo3− xO4/TiO2 heterojunction solar cells with high open-circuit voltage
Zdyb Third generation solar cells
Esakki et al. Investigation on electrochemical analysis of ZnO nanoparticles and its performance for dye-sensitized solar cells using various natural dyes
He et al. Al/Zn co-incorporated Cu–In–Se quantum dots for high efficiency quantum dot sensitized solar cells
CN108101792B (zh) 一种二氨基丙胺碘化铜钙钛矿光电材料的合成方法
US20100154880A1 (en) Dye-sensitized solar cell, anode thereof, and method of manufacturing the same

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