CN111378442A - 复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法。所述复合材料包括磷烯和结合在所述磷烯表面的钙钛矿量子点。该复合材料兼具磷烯和钙钛矿量子点的优点，具有优良的力学性能、光学性能和高效的光电转换率和载流子迁移速率的特点，在电化学、光电转换器件、电池或者电容器等领域有广泛的应用前景。

Description

复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法。
背景技术
传统的光伏材料由于造价高昂、能量转化率低，一直制约着光伏产业的发展与壮大。量子点材料由于其激发光谱宽、发光波长可调、发光效率高等光学特点，被认为是极具潜力的新型光电材料。近年来研究发现，有机-无机金属卤化物钙钛矿材料具有光转化效率高、发光光谱宽、空穴-电子复合能小等优点，在光伏产业、LED、光通讯及生物医疗领域具有广阔的应用前景。与有机-无机金属卤化物钙钛矿材料相比，全无机金属卤化物钙钛矿材料呈现更加优异的稳定性，目前，基于金属卤化物钙钛矿量子点材料的太阳能电池的光转化效率可达20％，具有光明的商业化应用前景。尽管如此，金属卤化物钙钛矿量子点在光伏领域应用过程中发现，由于其本征载流子迁移速率不够大，光电器件中存在较多的空穴-电子复合，导致光电器件的转换效率无法进一步提升，因此提升金属卤化物钙钛矿量子点材料的载流子迁移速率收到广泛的关注。
磷烯是一种由单层或多层磷原子构成的二维结构材料，具有优异的电学特性，电子迁移率高达1000cm2/V.s，是继石墨烯、二硫化钼之后的新型二维材料。磷烯优异的电学性能，显示出其在电化学器件、光电转换器件方面巨大的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合材料及其制备方法，旨在解决现有钙钛矿量子点的流子迁移速率低的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种复合材料，所述复合材料包括磷烯和结合在所述磷烯表面的钙钛矿量子点。
本发明提供的复合材料包括磷烯和结合在所述磷烯表面的钙钛矿量子点，通过以二维结构、且电学性能优异的磷烯为载体，将钙钛矿量子点通过范德华力稳定、均匀分布在磷烯庞大的表面上，从而形成一种光电性能稳定、化学性质稳定的磷烯-钙钛矿量子点的复合材料，磷烯可以进一步提高钙钛矿量子点材料的载流子迁移速率，且该复合材料兼具磷烯和钙钛矿量子点的优点，具有优良的力学性能、光学性能和高效的光电转换率和载流子迁移速率的特点，在电化学、光电转换器件、电池或者电容器等领域有广泛的应用前景。
本发明另一方面提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
提供磷烯溶液；
将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中，得到前驱体溶液；其中，所述铅盐和所述铯盐为卤化盐；
将所述前驱体溶液进行加热处理，得到所述复合材料。
本发明提供的复合材料的制备方法，通过以铯盐和铅盐为原料，将铅盐、铯盐、助溶剂和磷烯溶液分散在溶剂中进行加热处理就可以得到该复合材料。该制备方法工艺简单、成本低，最终得到的复合材料兼具磷烯和钙钛矿量子点的优点，具有优良的力学性能、光学性能和高效的光电转换率和载流子迁移速率的特点，在电化学、光电转换器件、电池或者电容器等领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例的复合材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种复合材料，所述复合材料包括磷烯和结合在所述磷烯表面的钙钛矿量子点。
本发明实施例提供的复合材料包括磷烯和结合在所述磷烯表面的钙钛矿量子点，通过以二维结构、且电学性能优异的磷烯为载体，将钙钛矿量子点通过范德华力稳定、均匀分布在磷烯庞大的表面上，从而形成一种光电性能稳定、化学性质稳定的磷烯-钙钛矿量子点的复合材料，磷烯可以进一步提高钙钛矿量子点材料的载流子迁移速率，且该复合材料兼具磷烯和钙钛矿量子点的优点，具有优良的力学性能、光学性能和高效的光电转换率和载流子迁移速率的特点，在电化学、光电转换器件、电池或者电容器等领域有广泛的应用前景。
进一步地，本发明实施例的复合材料中，所述钙钛矿量子点的分子通式为CsPbX3；其中，X为卤素。
更进一步地，本发明实施例的复合材料中，所述钙钛矿量子点与所磷烯的质量比为(0.5-1):1。在该质量比范围内，该复合材料的光电转换率和载流子迁移速率效果最佳。
另一方面，本发明实施例还提供一种复合材料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
S01：提供磷烯溶液；
S02：将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中，得到前驱体溶液；其中，所述铅盐和所述铯盐为卤化盐；
S03：将所述前驱体溶液进行加热处理，得到所述复合材料。
本发明实施例提供的复合材料的制备方法，通过以铯盐和铅盐为原料，将铅盐、铯盐、助溶剂和磷烯溶液分散在溶剂中进行加热处理就可以得到该复合材料。该制备方法工艺简单、成本低，最终得到的复合材料兼具磷烯和钙钛矿量子点的优点，具有优良的力学性能、光学性能和高效的光电转换率和载流子迁移速率的特点，在电化学、光电转换器件、电池或者电容器等领域有广泛的应用前景。
在步骤S01，磷烯溶液过如下方法制备得到：提供黑磷粉和稳定剂，将黑磷粉和稳定剂加入溶剂中，进行超声处理。
其中，黑磷作为磷源用于制备磷烯溶液，所述稳定剂选自环丙醇和环丁醇中的至少一种；所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-环己基吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
以N,N-二甲基甲酰胺、环丙醇为例：将一定量的黑磷粉体、N,N-二甲基甲酰胺、环丙醇分别加入容器中，混合均匀，并进行超声处理。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至离心管中，在一定的转速下离心处理，并收集上层液，得到磷烯分散液。取一定体积的磷烯分散液，真空干燥，通过差量法，计算出磷烯分散液的浓度。
在上述磷烯溶液制备过程中，黑磷作为磷源，在超声波的作用下，剥离成单层的磷原子层，即磷烯；N,N-二甲基甲酰胺作为分散液为非质子型有机溶剂，在黑磷剥离过程中充当分散介质；环丙醇作为稳定剂，避免剥离出来的磷烯因表面能过大而再次团聚成黑磷薄片。
进一步地，上述黑磷/N-环己基吡咯烷酮溶液中黑磷质量浓度范围为5～100mg/ml，最终可得到5～100mg/ml的磷烯溶液。如果黑磷质量浓度过低，磷烯产量少，生产效率低，黑磷浓度过大，超声分散效果不好，大量原料被浪费，增加生产成本；N-环己基吡咯烷酮/环丙醇体积比例范围为50～10:1，环丙醇比例过小，磷烯不稳定，容易重新团聚，环丙醇比例过大，对磷烯分散液的稳定性没有明显提升，同时增加了原料成本，性价比较低。
上述超声功率范围为100～800W，超声功率过低，黑磷无法被剥离成磷烯，超声功率过高，磷烯容易被进一步撕裂，尺寸减小，同时影响材料的电学性能；超声时间范围为2～5h，超声时间过短，磷烯产量较低，超声时间过长，得到的磷烯样品尺寸减小，电学性能下降。离心处理转速为5000rpm，时间为3～5min，离心转速过低，离心时间过短均导致得到的磷烯纯度下降，样品中存在少量黑磷薄片，离心转速过高，离心时间过长均导致能耗增加，性价比下降。
上述步骤S02中：将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中，得到前驱体溶液的步骤包括：
将所述铅盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中得到含有磷烯的铅盐溶液，将所述铯盐和助溶剂分散在溶剂中得到铯盐溶液，将所述铯盐溶液和所述含有磷烯的铅盐溶液混合，得到所述前驱体溶液；或者，
将所述铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中得到含有磷烯的铯盐溶液，将所述铅盐和助溶剂分散在溶剂中得到铅盐溶液，将所述铅盐溶液和所述含有磷烯的铯盐溶液混合，得到所述前驱体溶液。
即本发明实施例中，在制备前驱体溶液时，可以将磷烯溶液与铅盐或铯盐混合溶于溶剂中；下面以将铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中为例，进行详细介绍：
先制备铯盐溶液：将一定量的铯盐、油酸、N，N-二甲基甲酰胺依次加入三颈烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的分散液即为铯盐溶液。接着，注入一定量的磷烯溶液如磷烯-N，N-二甲基甲酰胺分散液，并搅拌均匀，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱液A。
在该过程中，铯盐为反应原料；N，N-二甲基甲酰胺为分散剂，铯盐可分散与其中；油酸为助溶剂和稳定剂，通过与金属离子配位，可以有效地加快金属盐的分散效率，加速金属盐溶解，同时，有效地防止分散液沉降，使前驱液A能较稳定存在。其中，上述铯盐可以为氯化铯、溴化铯、碘化铯、醋酸铯、碳酸铯；上述N，N-二甲基甲酰胺可以二甲基亚砜、十八烯、十六烯中的至少一种替换；上述油酸可以用十二酸、十四酸、十六酸、十二胺、十四胺、十六胺、油胺等长链烷基酸和长链烷基胺中的至少一种替换；
铯盐溶液的浓度范围为0.15～0.015mmol/ml，浓度过大，铯盐在N，N-二甲基甲酰胺分散困难，无法得到均一的分散液，浓度过低，钙钛矿量子点的合成效率低，不利于工业化生产；铯盐与油酸的摩尔比例范围为1:3～15，两者比例过大，金属盐分散液稳定性不足，容易沉降，两者比例过小，油酸含量过多，成本增加，不利于工业化生产；
前驱液A中，磷烯的质量浓度范围为2～10mg/ml，磷烯的浓度过低，合成的磷烯-钙钛矿量子点复合材料中，磷烯含量过低，复合材料的性能无法得到充分优化，磷烯的浓度过高，磷烯在后续高温反应过程中，单层的磷烯之间容易发生团聚，形成黑磷薄片，并导致复合材料的性能下降；
制备铅盐溶液：将一定量的铅盐、油酸、N，N-二甲基甲酰胺依次加入三颈烧瓶中，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱液B。
在该过程中，铅盐为反应原料；N，N-二甲基甲酰胺为分散剂，铅盐可分散与其中；油酸为助溶剂和稳定剂，通过与金属离子配位，可以有效地加快金属盐的分散效率，加速金属盐溶解，同时，有效地防止分散液沉降，使前驱液B能较稳定存在。其中，上述铅盐可以为氯化铅、溴化铅、碘化铅、醋酸铅、碳酸铅；上述N，N-二甲基甲酰胺可以二甲基亚砜、十八烯、十六烯中的至少一种替换；上述油酸可以用十二酸、十四酸、十六酸、十二胺、十四胺、十六胺、油胺等长链烷基酸和长链烷基胺中的至少一种替换；铅盐溶液的铅盐浓度范围为0.1～0.01mmol/ml，浓度过大，铅盐在N，N-二甲基甲酰胺分散困难，无法得到均一的分散液，浓度过低，钙钛矿量子点的合成效率低，不利于工业化生产；铅盐、油酸的摩尔比例范围为1:5～15，两者比例过大，金属盐分散液稳定性不足，容易沉降，两者比例过小，油酸含量过多，成本增加，不利于工业化生产。
将前驱液A和前驱液B混合，即得到前驱体溶液。具体过程为：将前驱液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至一定温度，恒温处理一定时间，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取一定量的前驱液B，一次注入前驱液A中，并恒温反应一段时间。接着，反应结束后，将反应液取出，迅速冷却，并得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料的前驱体溶液。
其中，上述前驱液A及前驱液B排除水汽、氧气温度范围为100～150℃，温度过低，水汽排除不完全，温度过高，增加电力成本，不理与工业化生产；排除水汽、氧气时间范围30～60min，时间过短，体系中的水氧无法完全排除，时间过长，生产周期变长，不利于生产。
更进一步地，按铅离子与铯离子的的摩尔比为1:1.5-3，将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中。两者比例过大，体系形成钙钛矿量子点过程中，铅离子无法完全反应，过量的铅离子对环境有较大的污染。两者比例过小，造成铯盐浪费，增加了生产成本。
更优选地，在上述步骤S03中：所述加热处理的温度为80-150℃；所述加热处理的时间为20-60s。温度过低，反应难进行，温度过高，反应速度过快，不利于控制反应；反应时间范围为20～60s，反应时间过短，钙钛矿量子点晶体生长不完全，影响材料的光电性能，反应时间过程，钙钛矿量子点过度生长成体相材料，失去了量子效应并导致其没有了独特的光电特性。
最后，在上述步骤S03结束后，还包括对复合材料纯化、收集的步骤。
具体地，将上述加热完成后得到的磷烯-钙钛矿量子点的复合材料反应溶液转移至离心管中，并加入甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料粉末。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷烯制备
500mg黑磷粉体、50ml N-环己基吡咯烷酮、2ml环丙醇分别加入烧杯中，混合均匀，并置于300W的超声粉碎机中，进行超声处理2h。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至50ml离心管中，并在5000rpm转速下离心处理5min，收集上层液，并得到磷烯分散液。取2ml制备的磷烯分散液于一直质量的样品瓶中，并将样品瓶置于真空干燥相中，室温干燥过夜。通过干燥前后样品瓶的质量差，计算出磷烯分散液的浓度。
(2)磷烯-钙钛矿量子点复合材料合成
1mmol氯化铯、5mmol油酸、含100mg磷烯的磷烯--环己基吡咯烷酮分散液依次加入50ml的三颈烧瓶中。接着，加入一定量的N，N-二甲基甲酰胺，确保烧瓶中的-环己基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺总量为10ml。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A。
0.5mmol的氯化铅、2.5mmol油酸、5ml N，N-二甲基甲酰胺依次加入50ml三颈烧瓶中。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液B。
将上述磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至150℃，恒温处理30min，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取上述前驱液B，一次注入前驱液A中，并150℃恒温反应30s。接着，将反应液取出，迅速冷却，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应液。
(3)磷烯-钙钛矿量子点复合材料纯化、收集
将上述得到的磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应溶液转移至2个20ml的离心管中，并加入10ml甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用5ml正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-CsPbCl3钙钛矿量子点复合材料粉末。
实施例2
一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷烯制备
500mg黑磷粉体、50ml N，N-二甲基甲酰胺、2ml环丙醇分别加入烧杯中，混合均匀，并置于300W的超声粉碎机中，进行超声处理2h。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至50ml离心管中，并在5000rpm转速下离心处理5min，收集上层液，并得到磷烯分散液。取2ml制备的磷烯分散液于一直质量的样品瓶中，并将样品瓶置于真空干燥相中，室温干燥过夜。通过干燥前后样品瓶的质量差，计算出磷烯分散液的浓度。
(2)磷烯-钙钛矿量子点复合材料合成
1mmol氯化铯、5mmol油酸、含100mg磷烯的磷烯-N，N-二甲基甲酰胺分散液依次加入50ml的三颈烧瓶中。接着，加入一定量的N，N-二甲基甲酰胺，确保烧瓶中含有10ml的N，N-二甲基甲酰胺溶剂。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A。
0.5mmol的氯化铅、2.5mmol油酸、5ml N，N-二甲基甲酰胺依次加入50ml三颈烧瓶中。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液B。
将上述磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至150℃，恒温处理30min，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取上述前驱液B，一次注入前驱液A中，并150℃恒温反应30s。接着，将反应液取出，迅速冷却，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应液。
(3)磷烯-钙钛矿量子点复合材料纯化、收集
将上述得到的磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应溶液转移至2个20ml的离心管中，并加入10ml甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用5ml正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-CsPbCl3钙钛矿量子点复合材料粉末。
实施例3
一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷烯制备
500mg黑磷粉体、50ml N，N-二甲基甲酰胺、2ml环丙醇分别加入烧杯中，混合均匀，并置于300W的超声粉碎机中，进行超声处理2h。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至50ml离心管中，并在5000rpm转速下离心处理5min，收集上层液，并得到磷烯分散液。取2ml制备的磷烯分散液于一直质量的样品瓶中，并将样品瓶置于真空干燥相中，室温干燥过夜。通过干燥前后样品瓶的质量差，计算出磷烯分散液的浓度。
(2)磷烯-钙钛矿量子点复合材料合成
1mmol溴化铯、5mmol油酸、含100mg磷烯的磷烯-N，N-二甲基甲酰胺分散液依次加入50ml的三颈烧瓶中。接着，加入一定量的N，N-二甲基甲酰胺，确保烧瓶中含有10ml的N，N-二甲基甲酰胺溶剂。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A。
0.5mmol的溴化铅、2.5mmol油酸、5ml N，N-二甲基甲酰胺依次加入50ml三颈烧瓶中。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液B。
将上述磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至150℃，恒温处理30min，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取上述前驱液B，一次注入前驱液A中，并150℃恒温反应30s。接着，将反应液取出，迅速冷却，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应液。
(3)磷烯-钙钛矿量子点复合材料纯化、收集
将上述得到的磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应溶液转移至2个20ml的离心管中，并加入10ml甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用5ml正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-CsPbBr3钙钛矿量子点复合材料粉末。
实施例4
一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷烯制备
500mg黑磷粉体、50ml N，N-二甲基甲酰胺、2ml环丙醇分别加入烧杯中，混合均匀，并置于300W的超声粉碎机中，进行超声处理2h。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至50ml离心管中，并在5000rpm转速下离心处理5min，收集上层液，并得到磷烯分散液。取2ml制备的磷烯分散液于一直质量的样品瓶中，并将样品瓶置于真空干燥相中，室温干燥过夜。通过干燥前后样品瓶的质量差，计算出磷烯分散液的浓度。
(2)磷烯-钙钛矿量子点复合材料合成
1mmol碘化铯、5mmol油酸、含100mg磷烯的磷烯-N，N-二甲基甲酰胺分散液依次加入50ml的三颈烧瓶中。接着，加入一定量的N，N-二甲基甲酰胺，确保烧瓶中含有10ml的N，N-二甲基甲酰胺溶剂。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A。
0.5mmol的碘化铅、2.5mmol油酸、5ml N，N-二甲基甲酰胺依次加入50ml三颈烧瓶中。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液B。
将上述磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至150℃，恒温处理30min，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取上述前驱液B，一次注入前驱液A中，并150℃恒温反应30s。接着，将反应液取出，迅速冷却，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应液。
(3)磷烯-钙钛矿量子点复合材料纯化、收集
将上述得到的磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应溶液转移至2个20ml的离心管中，并加入10ml甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用5ml正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-CsPbI3钙钛矿量子点复合材料粉末。
实施例5
一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷烯制备
500mg黑磷粉体、50ml N，N-二甲基甲酰胺、2ml环丙醇分别加入烧杯中，混合均匀，并置于300W的超声粉碎机中，进行超声处理2h。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至50ml离心管中，并在5000rpm转速下离心处理5min，收集上层液，并得到磷烯分散液。取2ml制备的磷烯分散液于一直质量的样品瓶中，并将样品瓶置于真空干燥相中，室温干燥过夜。通过干燥前后样品瓶的质量差，计算出磷烯分散液的浓度。
(2)磷烯-钙钛矿量子点复合材料合成
1mmol溴化铯、5mmol油酸、含100mg磷烯的磷烯-N，N-二甲基甲酰胺分散液依次加入50ml的三颈烧瓶中。接着，加入一定量的N，N-二甲基甲酰胺，确保烧瓶中含有10ml的N，N-二甲基甲酰胺溶剂。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A。
0.5mmol的碘化铅、2.5mmol油酸、5ml N，N-二甲基甲酰胺依次加入50ml三颈烧瓶中。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液B。
将上述磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至150℃，恒温处理30min，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取上述前驱液B，一次注入前驱液A中，并150℃恒温反应30s。接着，将反应液取出，迅速冷却，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应液。
(3)磷烯-钙钛矿量子点复合材料纯化、收集
将上述得到的磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应溶液转移至2个20ml的离心管中，并加入10ml甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用5ml正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-CsPbBr1.5I1.5钙钛矿量子点复合材料粉末。
实施例6
一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)磷烯制备
500mg黑磷粉体、50ml N，N-二甲基甲酰胺、2ml环丙醇分别加入烧杯中，混合均匀，并置于300W的超声粉碎机中，进行超声处理2h。接着，超声处理完成后，将得到的分散液转移至50ml离心管中，并在5000rpm转速下离心处理5min，收集上层液，并得到磷烯分散液。取2ml制备的磷烯分散液于一直质量的样品瓶中，并将样品瓶置于真空干燥相中，室温干燥过夜。通过干燥前后样品瓶的质量差，计算出磷烯分散液的浓度。
(2)磷烯-钙钛矿量子点复合材料合成
1mmol溴化铯、5mmol油胺、含100mg磷烯的磷烯-N，N-二甲基甲酰胺分散液依次加入50ml的三颈烧瓶中。接着，加入一定量的N，N-二甲基甲酰胺，确保烧瓶中含有10ml的N，N-二甲基甲酰胺溶剂。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到稳定均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A。
0.5mmol的溴化铅、2.5mmol油胺、5ml N，N-二甲基甲酰胺依次加入50ml三颈烧瓶中。然后，在氩气氛保护下，室温下搅拌分散，得到均一的磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液B。
将上述磷烯-钙钛矿量子点复合材料前驱体分散液A、前驱液B分别在氩气氛下，加热至150℃，恒温处理30min，排除体系中的水分及氧气。接着，抽取上述前驱液B，一次注入前驱液A中，并150℃恒温反应30s。接着，将反应液取出，迅速冷却，得到磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应液。
(3)磷烯-钙钛矿量子点复合材料纯化、收集
将上述得到的磷烯-钙钛矿量子点复合材料反应溶液转移至2个20ml的离心管中，并加入10ml甲苯，10000rpm离心处理5min后，倒去上层清液，并收集离心管底部沉淀物。接着，用5ml正己烷将沉淀物完全分散，并5000rpm离心处理5min，去除沉淀物中的大粒径物质，得到高纯度的磷烯-钙钛矿量子点复合材料分散液，最后，将分散液置于真空干燥箱中，室温下真空干燥，得到磷烯-CsPbBr3钙钛矿量子点复合材料粉末。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括磷烯和结合在所述磷烯表面的钙钛矿量子点。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述钙钛矿量子点的分子通式为CsPbX3；其中，X为卤素。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述钙钛矿量子点与所磷烯的质量比为(0.5-1):1。
4.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供磷烯溶液；
将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中，得到前驱体溶液；其中，所述铅盐和所述铯盐为卤化盐；
将所述前驱体溶液进行加热处理，得到所述复合材料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中，得到前驱体溶液的步骤包括：
将所述铅盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中得到含有磷烯的铅盐溶液，将所述铯盐和助溶剂分散在溶剂中得到铯盐溶液，将所述铯盐溶液和所述含有磷烯的铅盐溶液混合，得到所述前驱体溶液；或者，
将所述铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中得到含有磷烯的铯盐溶液，将所述铅盐和助溶剂分散在溶剂中得到铅盐溶液，将所述铅盐溶液和所述含有磷烯的铯盐溶液混合，得到所述前驱体溶液。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述含有磷烯的铅盐溶液中，磷烯的浓度为2-10mg/mL；或者，
在所述含有磷烯的铅盐溶液中，磷烯的浓度为2-10mg/mL。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磷烯溶液中磷烯的浓度为5-100mg/ml；和/或，
按铅离子与铯离子的摩尔比为1:1.5-3，将铅盐、铯盐、助溶剂和所述磷烯溶液分散在溶剂中；和/或，
所述加热处理的温度为80-150℃；和/或，
所述加热处理的时间为20-60s。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铯盐选自氯化铯、溴化铯、碘化铯、醋酸铯和碳酸铯中的至少一种；和/或，
所述铅盐选自氯化铅、溴化铅、碘化铅、醋酸铅和碳酸铅中的至少一种；和/或，
所述助溶剂选自油酸、十二酸、十四酸、十六酸、十二胺、十四胺、十六胺和油胺中的至少一种；和/或，
所述溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、十八烯和十六烯中的至少一种。
9.如权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷烯溶液通过如下方法制备得到：提供黑磷粉和稳定剂，将黑磷粉和稳定剂加入溶剂中，进行超声处理。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂选自环丙醇和环丁醇中的至少一种；和/或，
所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-环己基吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
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