CN110003907A - 一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法，采用DMF作为溶解碘化铯、碘化钠和碘化铋反应物的溶剂，得到前驱体溶液；采用异丙醇为反溶剂；将所述前驱体溶液加入反溶剂后，离心后取上清液获得化学式为Cs2NaBiI6且为立方晶型、激子峰为509nm的纳米晶材料。本发明首次合成出Cs2NaBiI6钙钛矿纳米晶，通过选自地壳中丰度较高、且毒性小的元素，并采用工艺较为简单，实验环境要求较低的LARP法的原理，将前驱体溶液注到可以互溶的反溶剂中，前驱体物质析出晶体。本发明合成中采用的材料资源丰富，成本低廉，可进行大规模生产，所得的纳米晶发光材料具有的钙钛矿结构及其可调的发光范围，使其成为具有发展潜力的低成本的量子点发光材料。

Description

一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法
技术领域
本发明涉及一种光电材料及薄膜太阳能电池制备领域，更具体地，涉及一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成。
背景技术
含铅钙钛矿纳米晶CsPbX3(X＝Cl，Br，I)具有吸光系数大、发光量子产率高、带隙易调节等优点，广泛应用于发光二极管(LED)、纳米激光器、太阳能电池以及光电探测器等的相关研究中。
然而铅卤钙钛矿材料由于含有铅不利于大规模的使用和推广，目前已经有一些非铅钙钛矿报道出来，目前的非铅钙钛矿也取得了一些进展，比如卤素可调，发光可调，极其稳定相比铅卤钙钛矿量子点。
但是目前报道的非铅钙钛矿材料仍是集中在一价银和三价离子的组合，却也没有很好的性能报道。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法，得到基于钠铋的非铅钙钛矿量子点(Cs2NaBiI6)，为光电材料领域做出了贡献。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法，主要是采用N，N-二甲基甲酰胺作为溶解碘化铯、碘化钠和碘化铋反应物的溶剂，得到前驱体溶液；采用异丙醇为反溶剂；将所述前驱体溶液加入反溶剂后，离心后取上清液获得化学式为Cs2NaBiI6且为立方晶型的纳米晶材料，该Cs2NaBiI6纳米晶的激子峰为509nm。具体步骤如下：
步骤1：用去离子水，丙酮，异丙醇，去离子水依次清洗两个玻璃瓶A和玻璃瓶B各十分钟，再用氮气枪吹干，备用；
步骤2：将适量的碘化铯、碘化钠和碘化铋倒入玻璃瓶A中，然后，再向玻璃瓶A加入适量的N，N-二甲基甲酰胺作为溶解碘化铯、碘化钠和碘化铋反应物的溶剂，所得为前驱体溶液，前驱体溶液中，碘化铯、碘化钠和碘化铋的摩尔比为2：1：1；
步骤3：将适量的异丙醇加到玻璃瓶B中，然后加入步骤2制得的前驱体溶液，所加入的前驱体溶液与异丙醇的体积比为1:100，充分搅拌反应，离心后取上清液，得到的无色胶体溶液即为化学式为化学式为Cs2NaBiI6的非铅双钙钛矿纳米晶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)材料组分和性质：现有主流钙钛矿量子点技术材料均为含铅钙钛矿量子点，毒性大，偶尔有非铅钙钛矿量子点报道，但是基于银和三价离子组成的钙钛矿量子点仍然没有好的性能出现。
(2)结构：Cs2NaBiI6纳米晶为立方晶型。
(3)工艺：基于改进的LARP技术。本发明选用DMF溶剂作为前驱体溶剂，采用反溶剂结晶法，制备出Cs2NaBiI6钙钛矿纳米晶。
本发明合成方法能够制备出无污染、成本低廉的量子点材料。本发明首次合成了非铅双钙钛矿纳米晶(Cs2NaBiI6)，为光电材料领域做出了贡献。
附图说明
图1是按照本发明实现的制备出纳米晶材料的XRD；
图2是按照本发明实现的Cs2NaBiI6纳米晶的吸收图谱和发射图谱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
本发明的设计思路是，目前，钙钛矿量子点制备过程中的毒性限制了该材料的发展，另外，由于非铅钙钛矿量子点为银和三价离子组成，因此仍然没有呈现好的性能。本发明首次合成出Cs2NaBiI6钙钛矿量子点，通过选自地壳中丰度较高、且无毒的元素，并采用工艺较为简单，实验环境要求较低的LARP法的原理，将前驱体溶液注到可以互溶的反溶剂中，前驱体物质析出晶体。本发明中的材料资源丰富，成本低廉，可进行大规模生产，所得的纳米晶发光材料具有的钙钛矿结构及其可调的发光范围，使其成为具有发展潜力的低成本的纳米晶发光材料，这种材料对新型半导体量子点材料性能及发光学研究具有重要意义。
本发明非铅双钙钛矿纳米晶的合成，主要是采用N，N-二甲基甲酰胺作为溶解碘化铯、碘化钠和碘化铋反应物的溶剂，得到前驱体溶液；采用异丙醇为反溶剂；将所述前驱体溶液加入反溶剂后，离心后取上清液获得化学式为Cs2NaBiI6且为立方晶型的纳米晶材料。
实施例：Cs2NaBiI6纳米晶的合成，步骤如下：
步骤1：清洗两个玻璃瓶，分别为玻璃瓶A和B，用去离子水，丙酮，异丙醇，去离子水依次清洗两个玻璃瓶A和玻璃瓶B各十分钟，再用氮气枪吹干，备用；
步骤2：将0.2 mmol的碘化铯(CsI)、0.1 mmol的碘化钠(NaI)和0.1mmol的碘化铋(BiI3)倒入玻璃瓶A中；然后，向玻璃瓶A加入5mL的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶解反应物的溶剂，所得为前驱体溶液；
步骤3：将5mL的异丙醇加到玻璃瓶B中，作为反溶剂；然后将50uL步骤2制得的前驱体溶液迅速注入到反溶剂中，充分搅拌反应；以6000rpm离心后取上清液，得到的无色胶体溶液即为化学式为Cs2NaBiI6的非铅双钙钛矿纳米晶。
如图1所示，本实施例合成的Cs2NaBiI6纳米晶，通过XRD确定Cs2NaBiI6纳米晶为立方晶型，图2示出了该Cs2NaBiI6纳米晶的吸收谱和发射图谱，其吸收曲线表明Cs2NaBiI6纳米晶的激子峰在509nm左右。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法，其特征在于，采用N，N-二甲基甲酰胺作为溶解碘化铯、碘化钠和碘化铋反应物的溶剂，得到前驱体溶液；采用异丙醇为反溶剂；将所述前驱体溶液加入反溶剂后，离心后取上清液获得化学式为Cs2NaBiI6且为立方晶型的纳米晶材料，该Cs2NaBiI6纳米晶的激子峰为509nm。
2.根据权利要求1所述非铅双钙钛矿纳米晶的合成方法，具体步骤如下：
步骤1：用去离子水，丙酮，异丙醇，去离子水依次清洗两个玻璃瓶A和玻璃瓶B各十分钟，再用氮气枪吹干，备用；
步骤2：将适量的碘化铯、碘化钠和碘化铋倒入玻璃瓶A中，然后，再向玻璃瓶A加入适量的N，N-二甲基甲酰胺作为溶解碘化铯、碘化钠和碘化铋反应物的溶剂，所得为前驱体溶液，前驱体溶液中，碘化铯、碘化钠和碘化铋的摩尔比为2：1：1；
步骤3：将适量的异丙醇加到玻璃瓶B中，然后加入步骤2制得的前驱体溶液，所加入的前驱体溶液与异丙醇的体积比为1:100，充分搅拌反应，离心后取上清液，得到的无色胶体溶液即为化学式为Cs2NaBiI6的非铅双钙钛矿纳米晶。
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