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一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线及其制备方法


技术摘要:
本发明公开了一种一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线及其制备方法,包括步骤有:S1.在室温下,将乙酸铯、乙酸铅按照预设摩尔比溶解在乙酸溶剂中,得到前驱体溶液;S2.将油酸、油胺加入有机溶剂中,加入HBr的乙酸溶液,搅拌均匀得澄清溶液;S3.将一定量的前驱体溶液转移到澄清  全部
背景技术:
近些年来,钙钛矿纳米晶体由于其高量子产率、发光峰位可调及颗粒尺寸小且形 貌可控等优势,在LED照明、太阳能电池、生物荧光标记等领域显示出了巨大的应用价值。与 其他胶体纳米晶一样,由于量子限域效应,CsPbX3纳米晶体的光学和电学性能与它们的尺 寸和形貌高度相关。控制合成高质量和形貌可控的纳米材料不仅有利于开拓钙钛矿纳米晶 的应用方向,更有利于对于钙钛矿量子点的基础研究。例如零维量子点、一维纳米线和二维 纳米薄片的发展,这些特定形貌的纳米材料具有光学和电子性能,优于它们所对应的块体 材料。 不 同 形 态 的 纳 米 晶 表 现 出 一 些 与 众 不 同 的 光电 性 质 (参 考 文 献 : Proc.Natl.Acad .Sci.2017,114,7216-7221)。首先,当其结构的径向尺寸缩小到块体材料 的特质尺度以下时,其物理和化学性质都会发生翻天覆地的变化;其次,纳米线的二维约束 赋予纳米线独特的性能,这些特性与它们相应的块体材料有很大差别;最后,纳米线较大的 长宽比关系到它们的技术应用,使得电子、光子和声子等沿统一方向传播。一般CsPbX3纳米 材料主要以合成CsPbBr3为主,其他组分CsPbX3不易直接制备获得,可以通过阴离子置换获 得其他组分CsPbX3。因此,CsPbBr3纳米线的合成与性质研究对于半导体纳米材料的应用具 有重要意义。 随着社会的发展,人们对环境污染问题越来越重视,由于环保意识的提高,“环境 友好型化学”引起了越来越多人的关注,特别是在生产过程中,一些重污染,高毒性,高能耗 的方法逐渐都被淘汰,而绿色环境友好的工艺方法越来越受欢迎。目前,室温制备CsPbX3钙 钛矿量子点的方法还是曾海波团队开发的溶解再结晶法(参考文献:Adv.Funct.Mater., 2016,26,2435-2445)这种方法采用二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)作为极性溶 剂,甲苯作为弱极性溶剂,这些溶剂毒性大,二甲基甲酰胺和二甲基亚砜(DMSO)在2A类致癌 物清单中,甲苯在3类致癌物清单中,这些因素极大的限制了CsPbX3钙钛矿纳米晶的生产和 应用。 对于CsPbBr3纳米线的合成和应用的研究工作仍然面临着巨大挑战。虽然目前已 经有报道成功制备CsPbBr3纳米线的案例,例如Manna团队通过热注入法调节调节配体合成 了不同宽度的纳米线(3.4-23nm)(参考文献:Chem.Mater.2016,28,6450-6454),但是传统 的热注入法需高温和氮气保护,实验过程负责,且由于热注入过程中的高度局限性也会降 低量子点的质量和分散性。另外Stratakis团队通过室温过饱和结晶制备了直径为2.6nm的 超细CsPbBr3纳米线,但是需要控制反应温度为0℃,并且不可避免的需要使用到DMF和甲苯 等有毒溶剂(参考文献:Nanoscale  2017,9,18202-18207)。因此,CsPbBr3纳米线的合成方 法还有待进一步的改进。 3 CN 111592036 A 说 明 书 2/5 页
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线及其制备方法,该制 备方法可以在室温没有任何惰性气氛保护的条件下,一步制备尺寸均一的CsPbBr3纳米线, 具有制备方法简单、绿色环保的优点。 为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的: 第一方面,本发明提供了一种一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线的制备方法,包括如 下步骤: S1 .在室温下,将乙酸铯、乙酸铅按预设摩尔比溶解在乙酸溶剂中,得到前驱体溶 液; S2.将油酸、油胺加入有机溶剂中,加入HBr的乙酸溶液,搅拌均匀得澄清溶液; S3.将一定量的前驱体溶液转移到步骤S2的澄清溶液中,搅拌至完全反应,即可在 室温下得到一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线。 进一步的,所述步骤S3中,通过控制搅拌时间,可以得到不同纳米尺寸的钙钛矿纳 米线,所述搅拌时间为10s-2h,优选地,所述搅拌时间为10s-180s。 进一步的,所述有机溶剂包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙脂或乙酸丁酯中的任意 一种或两种以上的组合;优选的,所述有机溶剂为乙酸乙酯。 进一步的,所述前驱体溶液与乙酸乙酯有机溶剂的体积比为(0.1-2):10。 进一步的,所述油酸与油胺的体积比为1:(0.1-3)。 进一步的,所述HBr的乙酸溶液与乙酸铅的摩尔比为1:(3-10)。 进一步的,所述乙酸铯和乙酸铅的摩尔比为1:1。 第二方面,本发明提供了一种一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线,其采用如上任一项 所述的制备方法制得。 进一步的,所述一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线的微观形貌为细线状,其直径范围 为5-32nm,其发光范围为433-526nm。 进一步的,所述一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线应用于光学器件,所述光学器件包 括全无机钙钛矿LED、光学检测器或激光器。 采用上述技术方案,本申请提供的一维发光CsPbBr3钙钛矿纳米线及其制备方法, 具有的技术效果有: 本申请可以实现在室温环境中,并且没有任何气体保护的情况下,不需要经过后 期纯化,成功一步制备出纯度较高的CsPbBr3纳米线。纳米线的直径可以通过改变前驱体溶 液与澄清溶液的搅拌时间进行调控;与传统的热注入法和配体辅助再沉淀法相比,本发明 提供的制备方法具有工艺步骤简单、绿色环保等优点;可应用于全无机钙钛矿LED、光学检 测器、激光器等光学器件中。 附图说明 为了更清楚地说明本发明
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