本发明专利技术属于钙钛矿光电材料领域，更具体地，涉及一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结、其制备方法及应用，所述核壳异质结中，CsPbBr3纳米晶为核，TiO2为壳层。通过TiO2壳层的生长，有效地减轻了CsPbBr3纳米晶核表面陷阱态，实现了较高的环境稳定性和光稳定性；该壳层为纳米晶提供了强散射且异质结构的形成使电荷从核转移到壳，抑制了非辐射复合，增强光吸收。本发明专利技术的制备方法实现TiO2壳层半包裹和全包裹精准调控，制备的核壳异质结不仅均匀单分散，而且具有优异的光电性质和稳定性，更好的应用于钙钛矿太阳能电池、发光二极管、光电探测器和激光器等领域。器等领域。器等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结、其制备方法及应用
[0001]本专利技术属于钙钛矿光电材料领域，更具体地，涉及一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结、其制备方法及应用。
技术介绍
[0002]近年来，金属卤化物钙钛矿因具有带隙可调、高的光吸收系数、高的光致发光量子产率以及高的载流子迁移率等优异的性能，而成为光电探测器、发光二极管、激光器、太阳能电池等光电器件运用的明星材料。但金属卤化物钙钛矿是离子型晶体，长时间暴露在辐射、潮湿或高温下时，它们通常会迅速分解，稳定性差，从而极大限制了其在光电器件、催化等领域的实际应用。近年来，研究人员提出来很多方法解决金属卤化物钙钛矿的稳定性差这一世界性难题，比如表面改性，聚合物封装，硅涂层，原子层沉积钝化等。虽然通过有机配体或聚合物进行表面钝化，可以显著提高钙钛矿的稳定性，但这些绝缘壳层严重限制了金属卤化物钙钛矿自身的光电、催化等应用过程额的电荷传输。
[0003]金属卤化物铅钙钛矿具有高的缺陷容忍性，即使没有表面钝化也表现出高的光致发光，但是在恶劣环境条件下（如空气、热和光）的纯化和储存过程中不是很稳定。在纯化过程中，受环境影响会导致其分解和荧光强度变弱。因此，为了使其能够广泛应用于光电器件，需要解决其稳定性差这一关键问题。
[0004]现有的技术，用氧化硅做封装材料，在水辅助的硅酸四甲酯水解过程中，甚至在二氧化硅涂层形成之前水就会猝灭钙钛矿纳米晶的荧光。通过在金属卤化物钙钛矿纳米晶表面上包裹致密的金属氧化物保护壳层，形成钙钛矿@金属氧化物核壳异质复合结构，不仅能够有效提高卤化物钙钛矿的稳定性，而且可以减少钙钛矿表面缺陷，提高其光电性能。但以往的报道中在钛酸四丁酯水解过程中，钙钛矿纳米晶不可避免也会发生结构分解或者核壳形貌难以精准调控。因此，寻找一种简单有效的包裹方法制备得到结构可控，稳定性高的金属卤化物钙钛矿核壳异质结构是当务之急。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结，具有较高的环境稳定性和光稳定性，抑制了非辐射复合，增强光吸收，可以提高光电器件的使用寿命和效率。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结的制备方法，精准合成，实现TiO2壳层半包裹和全包裹精准调控，制备的CsPbBr3@TiO2核壳异质结不仅均匀单分散，而且具有优异的光电性质和稳定性。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结的应用。
[0008]实现本专利技术的目的之一所采用的方案为：一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结，所述核壳异质结中，CsPbBr3纳米晶为核，TiO2为壳层。
[0009]优选地，所述CsPbBr3纳米晶核粒径大小为15～20nm。
[0010]优选地，所述CsPbBr3@TiO2核壳异质结为半包裹或全包裹的核壳结构。
[0011]实现本专利技术的目的之二所采用的方案为：一种所述的CsPbBr3@TiO2核壳异质结的制备方法，其包括步骤如下：（1）将铯源、有机酸、长链烯烃和三正辛基膦配体混合，通过抽真空和加热除去多余的水份和氧气，并在一定温度下反应得到油酸铯前驱体；（2）将铅源、长链烯烃、有机酸和有机胺混合后溶解铅源，并注入步骤（1）得到的油酸铯，反应后冰水浴猝灭反应，将猝灭后的反应溶液进行离心洗净，得到CsPbBr3纳米晶溶液；（3）将钛源溶液滴加到CsPbBr3纳米晶溶液中，常温搅拌后进行水热处理，处理完后洗涤干燥后得到CsPbBr3@TiO2粉末。
[0012]优选地，所述步骤（1）中，铯源为碳酸铯和/或醋酸铯；有机酸为油酸、辛酸、己酸中的任意一种；长链烯烃为十八烯和/或二十烯，反应温度为120~150℃，铯源、有机酸、长链烯烃和三正辛基膦配体的质量体积比为0.4g：1.25mL：15mL：2
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5mL。
[0013]优选地，所述步骤（2）中，铅源为溴化铅；有机酸为油酸、辛酸、己酸中的任意一种；有机胺为油胺和/或辛胺；长链烯烃为十八烯和/或二十烯；反应时间为10s内，反应温度为160~170℃，铅源与铯源的摩尔比为1:0.14。
[0014]优选地，所述步骤（3）中，钛源为钛酸四丁酯或四氯化钛；钛源与铅源的质量比是8~10：13.8。
[0015]优选地，所述步骤（3）中，水热处理的温度为170~180℃，水热处理的时间为8~12h。
[0016]实现本专利技术的目的之三所采用的方案为：一种所述的CsPbBr3@TiO2核壳异质结的应用，将所述CsPbBr3@TiO2核壳异质结应用于制备钙钛矿太阳能电池、发光二极管、光电探测器或激光器。
[0017]本专利技术的有益效果如下：本专利技术的CsPbBr3@TiO2核壳异质结通过TiO2壳层的生长，有效地减轻了CsPbBr3纳米晶核表面陷阱态，实现了较高的环境稳定性和光稳定性；该壳层为CsPbBr3纳米晶提供了强散射且异质结构的形成使电荷从核转移到壳，抑制了非辐射复合，增强光吸收。
[0018]本专利技术的制备方法精准合成CsPbBr3@TiO2核壳异质结，CsPbBr3纳米晶为核，TiO2为壳，实现TiO2壳层半包裹和全包裹精准调控，制备的CsPbBr3@TiO2核壳异质结不仅均匀单分散，而且具有优异的光电性质和稳定性。
[0019]基于本专利技术的CsPbBr3@TiO2核壳异质结材料优异的性能，可以提高光电器件的使用寿命和效率，更好的应用于钙钛矿太阳能电池、发光二极管、光电探测器和激光器等领域。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例1~4中CsPbBr3@TiO2核壳异质结（图（1）~图（4））的TEM图；图2是本专利技术实施例4制备所得CsPbBr3@TiO2全包裹核壳异质结的EDS图；图3是对比例制备的CsPbBr3纳米晶的TEM图；图4是对比例制备所得CsPbBr3纳米晶的能量弥散谱图（EDS）；图5是对比例、实施例1及实施例4制备所得CsPbBr3纳米晶、CsPbBr3@TiO2半包裹核壳异质结和CsPbBr3@TiO2全包裹核壳异质结的稳态光致发光（PL）谱；
图6是对比例、实施例1及实施例4制备所得CsPbBr3纳米晶、CsPbBr3@TiO2半包裹核壳异质结和CsPbBr3@TiO2全包裹核壳异质结相对PL强度比较；图7是对比例、实施例1及实施例4制备所得CsPbBr3纳米晶、CsPbBr3@TiO2半包裹核壳异质结和CsPbBr3@TiO2全包裹核壳异质结的电化学阻抗谱图；图8是对比例、实施例1及实施例4制备所得CsPbBr3纳米晶、CsPbBr3@TiO2半包裹核壳异质结和CsPbBr3@TiO2全包裹核壳异质结的瞬时光电流响应。
具体实施方式
[0021]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0022]Cs
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OA前驱体制备过程中，混合铯源、有机酸、长链烯烃和三本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种CsPbBr3@TiO2核壳异质结，其特征在于：所述核壳异质结中，CsPbBr3纳米晶为核，TiO2为壳层。2.根据权利要求1所述的CsPbBr3@TiO2核壳异质结，其特征在于：所述CsPbBr3纳米晶核粒径大小为15～20nm。3.根据权利要求1所述的CsPbBr3@TiO2核壳异质结，其特征在于：所述CsPbBr3@TiO2核壳异质结为半包裹或全包裹的核壳结构。4.一种如权利要求1
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3任一项所述的CsPbBr3@TiO2核壳异质结的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）将铯源、有机酸、长链烯烃和三正辛基膦配体混合，通过抽真空和加热除去多余的水份和氧气，并在一定温度下反应得到油酸铯前驱体；（2）将铅源、长链烯烃、有机酸和有机胺混合后溶解铅源，并注入步骤（1）得到的油酸铯，反应后冰水浴猝灭反应，将猝灭后的反应溶液进行离心洗净，得到CsPbBr3纳米晶溶液；（3）将钛源溶液滴加到CsPbBr3纳米晶溶液中，常温搅拌后进行水热处理，处理完后洗涤干燥后得到CsPbBr3@TiO2粉末。5.根据权利要求4所述的CsPbBr3@TiO2核壳异质结的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，铯源为碳酸铯和/或醋酸铯；有机酸为油酸、辛酸、己酸中的任意一种；长链烯烃为十八烯和/...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，刘婉丽，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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