一种有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法。本发明专利技术提供的制备方法，包括以一定比例混合的形式在一定反应温度，通过两步法制备三种分散性良好的有机/无机杂化钙钛矿微纳材料等步骤。本发明专利技术所提供的制备方法工艺简单，操作方便，成本低，适用性广，可大量制备且环境友好。利用该方法得到的有机无机杂化钙钛矿材料的表面光滑，直径均匀，具有很好的光波导性质和发光强度强等优点，解决了以前方法制备的材料表面不光滑、直径不均匀，光损耗大等问题。本产品可用于制备光学材料，如光学传感器或生物分子识别。

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法
本专利技术属于光学材料领域，涉及一种有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法及其应用。
技术介绍
随着人类社会的发展，人们对信息处理速度和密度的需求与日俱增。以电子为信息载体的微电子学技术给人类带来了巨大进步，但电子学器件能耗过大，芯片散热困难，而且器件加工技术的限制影响了微电子学进一步集成和存储密度的提高。一个切实可行的解决办法就是用光子作为信息的载体。由于光子在固体中传输速度为108m/s左右，光子学器件的响应时间和单道容量要比电子学器件高得多，可以提高信息传播速度和密度；而且光子没有质量和电荷，不会引起散热问题；与电子学器件相比，光子学器件中光子的运用不受回路分布延迟（一般为10-9s）的影响。因此，信息载体由电子到光子是信息学发展的必然趋势随着光通信、光计算等大容量高速信息处理的发展，信息传输中需要的存储密度越来越大，处理速度越来越快，这要求单元器件的尺寸小至亚微米甚至纳米量级，纳米光子学应运而生。近年来随着有机-无机铅卤钙钛矿太阳能电池的快速发展，其光电转换效率从2009年的3.8%飞速发展到2017年的22.1%。这些都归结于钙钛矿材料具有强的吸光能力和长的扩散长度，表明了该钙钛矿具有优异的光电性能。有机/无机杂化钙钛矿微纳材料CH3NH3PbX3，具有高的吸收系数、较大的双分子的辐射效率、长载流子寿命等优异的特性，可能克服上述的缺点，在光学性能上表现出巨大的潜力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备有机无机杂化钙钛矿材料的新方法。本专利技术提供的制备方法工艺简单，操作方便，成本低，适用性广，可大量制备且环境友好。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：利用甲胺水溶、氢卤酸和卤化铅为原料，以一定比例混合气体的形式在一定反应温度，通过两步法制备三种分散性良好的有机/无机杂化钙钛矿微纳材料。本专利技术所提供的制备方法利用该方法得到的有机无机杂化钙钛矿材料的表面光滑，直径均匀，具有很好的光波导性质和发光强度强等优点，解决了以前方法制备的材料表面不光滑、直径不均匀，光损耗大等问题，可用于制备光学材料，如光学传感器或生物分子识别。可用于该方法的设备有电热恒温加热箱，电热真空干燥箱，磁力加热搅拌器，水浴锅，集热式恒温加热磁力搅拌器，旋转蒸发器，循环水式多用真空泵等。附图说明图1中CH3NH3PbCl3微米材料低倍SEM成像（a）和高倍SEM成像（b）；CH3NH3PbBr3微米材料低倍SEM成像（c）和高倍SEM成像（d）；CH3NH3PbI3微米材料低倍SEM成像（e）和高倍SEM成像（f）；SEM成像样品在硅片上制样。图2中CH3NH3PbCl3微米材料白光照片（a）和荧光照片（激发光为275nm）（b）；CH3NH3PbBr3微米材料白光照片（c）和荧光照片（激发光为325nm）d）；CH3NH3PbI3微米材料白光照片（e）和荧光照片（激发光为375nm）（f）；图中标尺均为20μm。图3（a）为制备的三种材料的紫外可见吸收光谱图，有图可知随着卤素离子半径的增大，吸收光谱发生明显的红移；由三种材料的荧光光谱图可知（图3（b）所示），随着吸收光谱的红移，三种材料的荧光光谱也发生不同程度的红移现象，表明三种钙钛矿材料能够实现宽波长调节的功能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本领域技术人员理解，本专利技术并不限于以下实施例，任何在本专利技术基础上做出的改进和变化都在本专利技术的保护范围之内。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1首先，将13.95mL的甲胺溶液和15mL的氢卤酸（HI、HBr、HCl）溶液缓慢倒入50mL的三口烧瓶中，冰水浴条件下搅拌反应2h，放入烘箱干燥24h；用无水乙醇和乙醚对中间体进行重结晶2次；在60℃真空干燥箱内干燥，24h后取出，待用。称取0.1430g的CH3NH3Cl和0.5900g的PbCl2放入装有20mL1,4-丁内酯的单口烧瓶中，60℃的水浴搅拌反应12h后，静置至室温待用；（见图1,2-a，b，）。实施例2首先，将13.95mL的甲胺溶液和15mL的氢卤酸（HI、HBr、HCl）溶液缓慢倒入50mL的三口烧瓶中，冰水浴条件下搅拌反应2h，放入烘箱干燥24h；用无水乙醇和乙醚对中间体进行重结晶2次；在60℃真空干燥箱内干燥，24h后取出，待用。称取0.2270g的CH3NH3Br和0.7400g的PbBr2放入装有20mL1,4-丁内酯的单口烧瓶中，60℃的水浴搅拌反应12h后，静置至室温待用；（见图1,2-c，d）。实施例3首先，将13.95mL的甲胺溶液和15mL的氢卤酸（HI、HBr、HCl）溶液缓慢倒入50mL的三口烧瓶中，冰水浴条件下搅拌反应2h，放入烘箱干燥24h；用无水乙醇和乙醚对中间体进行重结晶2次；在60℃真空干燥箱内干燥，24h后取出，待用。称取0.3190g的CH3NH3I和1.0530g的PbI2放入装有20mL1,4-丁内酯的单口烧瓶中，60℃的水浴搅拌反应12h后，静置至室温待用。（见图1,2-e，f）。实施例，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非是对本专利技术所作的其它形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述
技术实现思路
作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但凡是未脱离本专利技术权利要求的技术实质，对以上实施例所作出的简单修改、等同变化与改型，仍属于本专利技术权利要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法， 其特征在于它按照如下的步骤依次进行：将甲胺溶液和氢卤酸（HI、HBr、HCl）溶液缓慢倒入烧瓶中，冰水浴条件下搅拌反应，干燥24h；取中间体，用无水乙醇和乙醚对中间体进行重结晶2次；在50‑70℃真空干燥箱内干燥，24h后取出，待用；将中间体放入1,4‑丁内酯的单口烧瓶中，在一定温度下的水浴搅拌反应一定时间后，通过两步法制备三种分散性良好的有机/无机杂化钙钛矿微纳材料。

【技术特征摘要】
1.一种有机无机杂化钙钛矿材料的制备方法，其特征在于它按照如下的步骤依次进行：将甲胺溶液和氢卤酸（HI、HBr、HCl）溶液缓慢倒入烧瓶中，冰水浴条件下搅拌反应，干燥24h；取中间体，用无水乙醇和乙醚对中间体进行重结晶2次；在50-70℃真空干燥箱内干燥，24h后取出，待用；将中间体放入1,4-丁内酯的单口烧瓶中，在一定温度下的水浴搅拌反应一定时间后，通过两步法制备三种分散性良好的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚烨波，单博文，韩泽华，吕天润，崔梦涵，吴奇，李青，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13