一种CsPbBr3纳米片的制备方法

本发明属于纳米发光材料合成的，具体涉及一种cspbbr3纳米片的制备方法。

背景技术：

1、全无机金属卤化物钙钛矿由于具有长的载流子寿命、高缺陷容忍度、带隙可调以及窄的发射线宽等优异的光电性能而受到广泛关注。实现钙钛矿蓝光发射的材料一般为：cspbcl3量子点、cspbclxbr3-x量子点(0<x<3)，但较低的发光效率以及相易分离的问题限制了其发展；低维cspbbr3纳米材料(如零维cspbbr3量子点和一维cspbbr3纳米晶)也可以实现钙钛矿蓝光发射，但都面临合成困难及稳定性的问题。

2、二维cspbbr3纳米片具有大的激子结合能、较短的荧光寿命被认为是理想的钙钛矿蓝光发射材料。在合成过程中使用到的表面封端配体吸附于纳米材料表面可以隔绝外部的水分及氧气，从而减少其对无机层结构的影响，是钙钛矿纳米晶体合成过程中必不可少的步骤。然而，由于配体脱落易造成cspbbr3纳米片的发光效率降低以及发射峰红移的现象。

3、因此，选择合适的表面封端配体对于合成高质量的cspbbr3纳米片具有至关重要的作用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种cspbbr3纳米片的制备方法，该制备方法以油胺和三正辛基膦作为表面封端配体，丙酮作为破乳剂，并采用hbr质子化油胺，采用微乳液法在室温条件下合成了高质量的cspbbr3纳米片。

2、为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种cspbbr3纳米片的制备方法，包括以下步骤：

3、将csbr粉末倒入hbr溶液中，超声分散后，得cs前驱体溶液；

4、将pbbr2粉末倒入有机溶剂中，超声溶解后，注入表面封端配体，搅拌，得pbbr2前驱体溶液；所述表面封端配体包括油胺和三正辛基膦；

5、将所述pbbr2前驱体溶液注入搅拌中的环己烷中；然后注入所述cs前驱体溶液，进行反应；再注入丙酮，得cspbbr3纳米片的粗溶液；

6、将所述粗溶液进行离心、弃上清液后，注入甲苯中，得所述cspbbr3纳米片。

7、具体地，本发明采用微乳液法在室温条件下合成二维钙钛矿纳米片，并以油胺和三正辛基膦作为表面封端配体，丙酮作为破乳剂，用hbr质子化油胺，合成了高质量的cspbbr3纳米片。其中：表面封端配体采用油胺和三正辛基膦的混合物，目前钙钛矿纳米片在合成的过程，常以油胺和/油酸为表面封端配体，但油酸极易从纳米晶体表面解吸从而诱导缺陷产生。本发明创造性地引入三正辛基膦，利用其与纳米晶体表面强的结合力，以抑制cspbbr3纳米片表面原子振动和配体解吸，减少缺陷的产生，从而提高cspbbr3纳米片的合成质量。

8、本发明的cspbbr3纳米片在制备的过程中，先配置相应的前驱体溶液：将pbbr2溶于有机溶剂中并加入一定量的油胺和三正辛基膦，制得pbbr2前驱体溶液；将csbr溶于hbr中获得cs前驱体溶液；然后将pbbr2前驱体溶液注入剧烈搅拌的环己烷中，再注入cs前驱体溶液；最后加入丙酮以诱导cspbbr3纳米片成核生长。

9、作为上述方案的进一步改进，所述油胺和三正辛基膦的体积比为(2-10)：1。

10、优选的，所述油胺和三正辛基膦的体积比为(3-6)：1。

11、作为上述方案的进一步改进，所述cs前驱体溶液的浓度为0.2-6mmol/ml。

12、优选的，所述cs前驱体溶液的浓度为0.5-1.5mmol/ml。

13、作为上述方案的进一步改进，所述pbbr2前驱体溶液的浓度为0.1-2.5mmol/ml。

14、优选的，所述pbbr2前驱体溶液的浓度为0.2-1.0mmol/ml。

15、作为上述方案的进一步改进，所述环己烷溶液与所述pbbr2前驱体溶液的体积比为(7.5-30)：1。

16、优选的，所述环己烷溶液与所述pbbr2前驱体溶液的体积比为(12-18)：1。

17、作为上述方案的进一步改进，所述cs前驱体溶液与所述pbbr2前驱体溶液的用量按cs与pb的摩尔比为(0.1-1.4)：1。

18、优选的，所述cs前驱体溶液与所述pbbr2前驱体溶液的用量按cs与pb的摩尔比为(0.1-0.5)：1。

19、作为上述方案的进一步改进，所述丙酮与所述环己烷的体积比为(0.1-0.4)：1。

20、优选的，所述丙酮与所述环己烷的体积比为(0.1-0.3)：1。

21、优选的，所述有机溶剂所述有机溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或二甲基亚砜。

22、优选的，所述超声分散的时间为20-30分钟。

23、优选的，所述超声溶解的时间为20-35分钟。

24、优选的，所述搅拌的转速为900-1000转/分钟。

25、优选的，所述反应的时间为30-40秒。

26、优选的，所述离心的转速为9000-10000转/分钟，所述离心的时间为2-3分钟。

27、本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：

28、(1)本发明以油胺和三正辛基膦作为表面封端配体，丙酮作为破乳剂，用hbr质子化油胺，以合成cspbbr3纳米片。其中：表面封端配体(油胺和三正辛基膦)与纳米晶体表面强的结合力，抑制了cspbbr3纳米片表面原子振动和配体解吸，减少了缺陷的产生。所合成的cspbbr3纳米片，其荧光量子产率高，可以达到87.1％；半峰宽窄，只有13.2nm，具有良好的光学性能。

29、(2)本发明采用微乳液法在室温条件下合成cspbbr3纳米片，反应周期短，合成成本低。且所述制备的pbbr2前驱体在不加入油胺和三正辛基膦表面封端配体的情况下，可长期保存。

技术特征：

1.一种cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述油胺和三正辛基膦的体积比为(2-10)：1。

3.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述cs前驱体溶液的浓度为0.2-6mmol/ml。

4.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述pbbr2前驱体溶液的浓度为0.1-2.5mmol/ml。

5.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述环己烷溶液与所述pbbr2前驱体溶液的体积比为(7.5-30)：1。

6.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述cs前驱体溶液与所述pbbr2前驱体溶液的用量按cs与pb的摩尔比为(0.1-1.4)：1。

7.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述丙酮与所述环己烷的体积比为(0.1-0.4)：1。

8.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。

9.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为20-30分钟；所述超声溶解的时间为20-35分钟。

10.根据权利要求1所述的cspbbr3纳米片的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为900-1000转/分钟；所述反应的时间为30-40s；所述离心的转速为9000-10000转/分钟，所述离心的时间为2-3分钟。

技术总结
本发明属于纳米发光材料合成的技术领域，具体公开了一种CsPbBr<subgt;3</subgt;纳米片的制备方法。该制备方法，包括以下步骤：将CsBr粉末倒入HBr溶液中，超声分散后，得Cs前驱体溶液；将PbBr<subgt;2</subgt;粉末倒入有机溶剂中，超声溶解后，注入表面封端配体，搅拌，得PbBr<subgt;2</subgt;前驱体溶液；表面封端配体包括油胺和三正辛基膦；将PbBr<subgt;2</subgt;前驱体溶液注入的搅拌中的环己烷中；然后注入Cs前驱体溶液，进行反应；再注入丙酮，得CsPbBr<subgt;3</subgt;纳米片的粗溶液；将粗溶液进行离心、弃上清液后，注入甲苯中，制得。本发明合成的CsPbBr<subgt;3</subgt;纳米片，其荧光量子产率高，可以达到87.1％；半峰宽窄，只有13.2nm，具有良好的光学性能。

技术研发人员：高妍,宋济安,吕薇,江泽龙,胡桃,门凡钞
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13