【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿复合材料，具体涉及一种cspbbr3/石墨烯复合材料及其制备方法。所述cspbbr3/石墨烯复合材料为一种全无机铯铅溴钙钛矿和石墨烯纳米片复合材料。所述cspbbr3/石墨烯复合材料具有高热稳定性和载流子分离效率。
技术介绍
1、全无机金属卤化物钙钛矿cspbx3(x＝cl、br、i)纳米晶具有光吸收系数高、载流子扩散距离长、光致发光强和非辐射电荷复合慢等特性，是制备高性能光电器件的理想材料，例如：太阳能电池、发光二极管、激光器和光电探测器。虽然这些独特的特性使cspbx3纳米材料在光电器件中具有广阔的应用前景，但其稳定性较差和不能实现载流子的有效分离，一直是提高钙钛矿光电器件性能的难题。
2、为了提高cspbx3纳米材料的稳定性，各种无机和有机材料被应用于提高其稳定性。在此过程中，有机聚合物基质能够阻止cspbx3纳米材料与空气中的水蒸气接触，从而有效提高其湿度稳定性(专利cn 115747942 a、cn 116536042 a和cn 113355083 a；文献：doi:10.1021/acsami.8b02857和10.1021/acs.jpclett.6b02045)。然而，这些聚合物的热敏特性使得它们几乎不可能优化cspbx3纳米材料的热稳定性。相对而言，无机基质由于自身优越的耐热性能，具有增强cspbx3纳米材料热稳定性的能力。
3、当前，全无机钙钛矿纳米晶复合材料的制备通常需要高温和惰性气体保护，严重阻碍了其大规模应用(专利：cn 112892573 a和cn 1133
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高热稳定性并促进载流子分离的全无机钙钛矿纳米晶/石墨烯复合材料及其制备方法。所专利技术复合材料由前驱体csbr、前驱体pbbr2、油酸、油胺和石墨烯纳米片为原料，通过改良的反溶剂法实现原位生长制备而来。两种材料通过反溶剂法复合，相比与传统的反溶剂法，本专利技术中前驱体液通过两步加入，使石墨烯纳米片首先吸附pbbr2前驱体溶液中的铅离子，当csbr-oa-oam前驱体溶液加入后，在吸附铅离子位置原位生长形成cspbbr3纳米晶体，得到cspbbr3/石墨烯复合材料。该合成方法简单，无需高温，便于操作，且得到的复合物具有优秀的稳定性。
2、为此，本专利技术第一方面提供了一种具有高热稳定性和载流子分离效率的cspbbr3/石墨烯复合材料。
3、本专利技术第二方面提供了一种cspbbr3/石墨烯复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
4、(i)按照结构简式的摩尔配比，量取相同摩尔比的csbr和pbbr2前驱体，室温下分别加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌、超声至前驱体完全溶解，溶液呈澄清状，制成csbr前驱体溶液和pbbr2前驱体溶液。
5、(ii)取步骤(i)中所得csbr前驱体溶液，依次加入油酸(oa)和油胺(oam)，并搅拌直到完全分散，形成均一溶液，所得到溶液命名为csbr-oa-oam前驱体溶液，下同。
6、(iii)将石墨烯纳米片分散于甲苯溶液中，超声处理，使石墨烯在甲苯溶液中分散均匀，得到石墨烯-甲苯溶液。
7、(vi)取(i)中所得pbbr2前驱体溶液和(ii)中所得csbr-oa-oam前驱体溶液加入(iii)中所得石墨烯-甲苯溶液，剧烈搅拌，得到沉淀。
8、(v)将沉淀转移至离心管中离心，随后将上层溶液倒出，留下沉淀，加入甲苯，得到分散于甲苯中的cspbbr3/石墨烯复合材料。
9、进一步的，所述(i)中前驱体溶液中csbr和pbbr2前驱体液浓度均为0.01～0.06mmol/ml。例如，前驱体溶液中csbr和pbbr2前驱体液浓度均为0.01mmol/ml、0.015mmol/ml、0.02mmol/ml、0.025mmol/ml、0.03mmol/ml、0.035mmol/ml、0.04mmol/ml、0.045mmol/ml、0.05mmol/ml、0.055mmol/ml或0.06mmol/ml。优选地，前驱体液中csbr和pbbr2前驱体液浓度均为0.04mmol/ml。
10、进一步的，所述(ii)中油酸：油胺：csbr前驱体溶液体积比为1～4：0.1～3：20。例如，油酸：油胺：csbr前驱体溶液体积比为1：0.1～3：20、1.5：0.1～3：20、2：0.1～3：20、2.5：0.1～3：20或3：0.1～3：20。优选地，油酸：油胺：csbr前驱体液体积比为2：1：20。
11、进一步的，所述(iii)中石墨烯的浓度为1mg/ml-5mg/ml，优选为2mg/ml-3mg/ml。例如，所述(iii)中石墨烯的浓度为1mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml、2.5mg/ml、3mg/ml、3.5mg/ml、4mg/ml、4.5mg/ml或5mg/ml。
12、进一步的，所述(vi)中应先在石墨烯-甲苯溶液中加入pbbr2前驱体溶液，后快速加入csbr-oa-oam前驱体溶液，且pbbr2前驱体溶液：csbr-oa-oam前驱体溶液体积比为1：1。
13、进一步的，所述(vi)中(pbbr2前驱体溶液和/或csbr-oa-oam前驱体溶液)：石墨烯-甲苯溶液体积比为1-5：50。例如，(pbbr2前驱体溶液和/或csbr-oa-oam前驱体溶液)：石墨烯-甲苯溶液体积比为1：50、1.5:50、2:50、2.5:50、3:50、3.5:50、4:50、4.5:50或5:50。
14、进一步的，所述(vi)中石墨烯-甲苯溶液温度为0℃-50℃。
15、进一步的，所述(vi)中剧烈搅拌时间为40-80s。
16、进一步的，所述(v)中离心机转速为12000rpm，离心时间为5min。烘干时间为24h。
17、本专利技术的有益效果：
18、1、本专利技术中钙钛矿纳米晶/石墨烯复合材料合成方法工艺简单，设备要求低，能耗少，避免了传统cspbbr3复合材料合成中采用热注入法所具有的缺点，具有良好的产业化前景和应用前景。
19、2、本专利技术所制备的复合材料具有比单一钙钛矿更高的稳定性，克服了传统单一钙钛矿稳定性差的缺点。
20、3、本专利技术所得到的cspbbr3/石墨烯结构将具有高光子吸收的全无机钙钛矿层和石墨烯载流子传输层相结合，使其兼具高吸光性和高导电性，为未来新型高性能光电子器件提供参考和借鉴价值。
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1.一种CsPbBr3/石墨烯复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1的方法，其中步骤(i)中，前驱体溶液中CsBr和PbBr2前驱体液浓度均为0.01～0.06mmol/mL；优选地，前驱体溶液中CsBr和PbBr2前驱体液浓度均为0.04mmol/mL。
3.根据权利要求1的方法，其中步骤(ii)中，油酸：油胺：CsBr前驱体溶液体积比为1～4：0.1～3：20；优选地，油酸：油胺：CsBr前驱体溶液体积比为2：1：20。
4.根据权利要求1的方法，其中步骤(iii)中石墨烯的浓度为1mg/mL-5mg/mL，优选为2mg/mL-3mg/mL。
5.根据权利要求1的方法，其中步骤(vi)中应先在石墨烯-甲苯溶液中加入PbBr2前驱体溶液，后加入CsBr-OA-OAm前驱体溶液，且PbBr2前驱体溶液：CsBr-OA-OAm前驱体溶液体积比为1：1。
6.根据权利要求1的方法，其中步骤(vi)中(PbBr2前驱体溶液和/或CsBr-OA-OAm前驱体溶液)：石墨烯-甲苯溶液体积比为1-5：50。p>
7.根据权利要求1的方法，其中步骤(vi)中石墨烯-甲苯溶液温度为0℃-50℃。
8.根据权利要求1的方法，其中步骤(vi)中搅拌时间为40-80s。
9.根据权利要求1的方法，其中步骤(v)中离心机转速为12000rpm，离心时间为5min。
10.根据权利要求1-9中任一项方法制备的CsPbBr3/石墨烯复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种cspbbr3/石墨烯复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1的方法，其中步骤(i)中，前驱体溶液中csbr和pbbr2前驱体液浓度均为0.01～0.06mmol/ml；优选地，前驱体溶液中csbr和pbbr2前驱体液浓度均为0.04mmol/ml。
3.根据权利要求1的方法，其中步骤(ii)中，油酸：油胺：csbr前驱体溶液体积比为1～4：0.1～3：20；优选地，油酸：油胺：csbr前驱体溶液体积比为2：1：20。
4.根据权利要求1的方法，其中步骤(iii)中石墨烯的浓度为1mg/ml-5mg/ml，优选为2mg/ml-3mg/ml。
5.根据权利要求1的方法，其中步骤(vi)中应先在石墨烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：常雪灵，陈鹏，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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