一种合成有机‑无机杂化钙钛矿微晶的方法技术

本发明专利技术涉及一种有机‑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。本发明专利技术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。

A method for the synthesis of organic inorganic hybrid perovskite ceramics

A new synthesis method of the invention relates to a organic inorganic hybrid perovskite materials, can be used for the rapid synthesis of perovskite ceramics. By using the inverse temperature effect of perovskite material solubility, namely, high solubility at low temperature and low solubility at high temperature, the perovskite single crystal of micron grade can be obtained quickly. By changing the proportion of halogens in the precursor solution, the mixed halogen perovskite microcrystals can be synthesized. The method of the invention can greatly shorten the crystallization time, the synthesis time in 3 for 5 minutes, and the operation is simple, and can be used for industrial batch preparation.

【技术实现步骤摘要】
一种合成有机-无机杂化钙钛矿微晶的方法
本专利技术涉及一种有机-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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术涉及到的有机-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：本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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是本专利技术合成过程的示意图。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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-xI...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩克利，杨斌，邓伟侨，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21