Cs4PbBr6的应用、基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器及制备方法技术

本发明专利技术涉及湿度传感器的技术领域，具体涉及一种Cs4PbBr6的应用、基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器及制备方法，本发明专利技术采用Cs4PbBr6作为湿度传感器的敏感材料，在工作时高阻态的Cs4PbBr6在H2O的诱导下相变成为低阻态的CsPbBr3，大大提升了全无机卤化物钙钛矿对湿度的响应值，且该相变过程可逆，故而基于该全无机卤化物钙钛矿的传感器表现出对湿度良好的响应和恢复特性。本发明专利技术的全无机卤化物钙钛矿敏感材料Cs4PbBr6具有对湿度的高度敏感性，应用于湿度传感器中，所制造的湿度传感器是一种高性能的传感器，可实现全湿度范围内的快速响应，可用于呼吸检测、指尖接触等实际场景应用。际场景应用。际场景应用。

【技术实现步骤摘要】
Cs4PbBr6的应用、基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及湿度传感器的
，具体涉及一种Cs4PbBr6的应用、基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]湿度传感器因其可实时将空气中的湿度信息转换为电学信号，在人体呼吸监测、农业及生物监测、工业生产监测以及非接触开关等领域发挥重要作用。为实现湿度敏感材料在未来智能化与集成化的器件中的大规模应用，需要兼顾材料的水分子吸脱附特性、大范围和高灵敏响应特性以满足针对特定条件下的环境检测和健康监控需要。
[0003]卤化物钙钛矿材料由于具有高室温载流子迁移速率、敏感的表面特性、直接可调的带隙、制备简单和具备成本效益等优点成为敏感材料的潜在选择。材料表面离子的价态和导电方式会随着温度、湿度、气氛、光照等环境因素发生变化。这些特性正好与传感器的检测要求相匹配，这就使得卤化物钙钛矿材料有望在湿敏传感领域大放异彩。
[0004]然而，传统的有机无机杂化卤化物钙钛矿的谁稳定性、热稳定性和化学稳定性差，在湿度传感器上的应用受限。因此，开发具有高稳定的基于全无机卤化物钙钛矿的湿度传感器迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种Cs4PbBr6的应用，将作为Cs4PbBr6敏感材料应用于湿度传感器。
[0006]本专利技术的目的之二在于一种基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，能够实现全湿度范围内的快速响应恢复以及具有优秀的稳定性。r/>[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器的制备方法，制备工艺简便，易于调节。
[0008]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种Cs4PbBr6的应用，将Cs4PbBr6作为敏感材料应用于湿度传感器。
[0009]本专利技术实现目的之二所采用的方案是：一种基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，所述湿度传感器包括叉指电极及涂覆与叉指电极表面的敏感材料Cs4PbBr6。
[0010]优选地，所述叉指电极的金属层为金或者银；金属层厚度为30～100nm。
[0011]优选地，所述敏感材料Cs4PbBr6的制备方法包括以下步骤：
[0012]A1、在加热条件下，将醋酸铯溶解于油酸中，得到铯源溶液；
[0013]A2、在加热及惰性氛围下，将溴化铅溶解于十八烯溶液中，得到溴化铅溶液；
[0014]A3、在加热及惰性氛围下，于所述溴化铅溶液中加入油酸、油胺，得到金属盐的络合溶液；
[0015]A4、在加热及惰性氛围下，于所述金属盐的络合溶液加入铯源溶液，通过热注入反
应，得到所述基于全无机卤化物钙钛矿的敏感材料。
[0016]优选地，所述步骤A1中，加热温度为50
‑
200℃，醋酸铯的摩尔量与所述油酸的体积之比为0.1
‑
2mmol：1ml。
[0017]优选地，所述步骤A2中，加热温度为100
‑
150℃，溴化铅的摩尔量与十八烯的体积之比为0.4mmol：10
‑
30ml。
[0018]优选地，所述步骤A3中，加热温度为100
‑
150℃，溴化铅溶液、油酸、油胺的体积比为20：1
‑
5：1
‑
5。
[0019]优选地，所述步骤A4中，加热温度为100
‑
200℃，铯源溶液与金属盐的络合溶液体积比为1：10
‑
25。
[0020]本专利技术通过热注入法制备全无机卤化物钙钛矿，相较于有机无机杂化钙钛矿稳定性更好，且平均尺寸小、尺寸分布标准差小，材料合成过程的重复性好。制备过程中使用的表面配体增强了材料的稳定性，从而使湿度传感器拥有长期工作的能力。本专利技术可实现全无机卤化物钙钛矿的可控制备，具有成本低、方法简单、重复性好等特点。
[0021]本专利技术实现目的之三所采用的方案是：一种所述的基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0022]B1、制备叉指电极；
[0023]B2、将敏感材料均匀涂覆于叉指电极的表面；
[0024]B3、将覆盖在叉指电极表面的敏感材料在一定温度下进行热处理，然后组装得到所述湿度传感器。
[0025]优选地，所述步骤B2中，采用旋涂法将敏感材料均匀涂覆于叉指电极的表面，具体操作为：将10
‑
100μl的敏感材料滴加在叉指电极表面，以1000
‑
4000r/min的转速旋涂10
‑
60s。
[0026]进一步的，将30
‑
60μl的敏感材料滴加在叉指电极表面，以1500
‑
4000r/min的转速旋涂30
‑
60s。
[0027]本专利技术通过旋涂法制备基于全无机卤化物钙钛矿的湿度传感器，敏感材料薄膜的厚度可以通过敏感材料的浓度、旋涂转速、旋涂时间来精准的控制，进而得到高重复性的敏感材料薄膜以及基于全无机卤化物钙钛矿的湿度传感器，在传感器的批量生产中表现出巨大潜力。
[0028]优选地，所述步骤B3中，热处理的温度为30
‑
120℃，热处理时间为10
‑
120min。
[0029]进一步的，热处理的温度为60
‑
80℃，热处理时间为30
‑
60min。
[0030]本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0031]本专利技术采用Cs4PbBr6作为湿度传感器的敏感材料，在工作时高阻态的Cs4PbBr6在H2O的诱导下相变成为低阻态的CsPbBr3，大大提升了全无机卤化物钙钛矿对湿度的响应值，且该相变过程可逆，故而基于该全无机卤化物钙钛矿的传感器表现出对湿度良好的响应和恢复特性。
[0032]本专利技术的全无机卤化物钙钛矿敏感材料Cs4PbBr6具有对湿度的高度敏感性，应用于湿度传感器中，所制造的湿度传感器是一种高性能的传感器，可实现全湿度范围内的快速响应，可用于呼吸检测、指尖接触等实际场景应用。
[0033]本专利技术的制备方法简单，可控性强，易于实现批量生产。
附图说明
[0034]图1为实施例1制备的Cs4PbBr6的XRD图谱；
[0035]图2为实施例2制备的Cs4PbBr6湿度传感器在11％
‑
98％RH中的电阻值变化结果；
[0036]图3为实施例3制备的Cs4PbBr6湿度传感器在11％和98％RH中8次循环的电阻值变化结果；
[0037]图4为实施例4制备的Cs4PbBr6湿度传感器在从11％RH到98％RH再到11％RH的电阻值连续变化结果。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cs4PbBr6的应用，其特征在于：将Cs4PbBr6作为敏感材料应用于湿度传感器。2.一种基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，其特征在于：所述湿度传感器包括叉指电极及涂覆于叉指电极表面的敏感材料Cs4PbBr6。3.如权利要求2所述的基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，其特征在于：所述叉指电极的金属层为金或者银；金属层厚度为30～100nm。4.如权利要求2所述的基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，其特征在于：所述敏感材料Cs4PbBr6的制备方法包括以下步骤：A1、在加热条件下，将醋酸铯溶解于油酸中，得到铯源溶液；A2、在加热及惰性氛围下，将溴化铅溶解于十八烯溶液中，得到溴化铅溶液；A3、在加热及惰性氛围下，于所述溴化铅溶液中加入油酸、油胺，得到金属盐的络合溶液；A4、在加热及惰性氛围下，于所述金属盐的络合溶液加入铯源溶液，通过热注入反应，得到所述基于全无机卤化物钙钛矿的敏感材料。5.如权利要求4所述的基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，其特征在于：所述步骤A1中，加热温度为50
‑
200℃，醋酸铯的摩尔量与所述油酸的体积之比为0.1
‑
2mmol：1ml。6.如权利要求4所述的基于全无机卤化物钙钛矿敏感材料的湿度传感器，其特征在于：所述步骤A2中，加热温度为100
‑
150℃，溴化铅的摩尔量与十八烯的体积之比为0.4mmol：10
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曰利，郭洪兵，陈文，
申请(专利权)人：武汉理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：