一种溴铅铯粉体制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于粉体制备技术领域，更具体地，涉及一种溴铅铯粉体制备方法。
【背景技术】
[0002] 粉体是制备单晶、薄I旲和陶瓷等材料的基础，尚质量的粉体有利于制备尚质量材 料。溴铅铯（CsPbBr 3)是一种具有立方钙钛矿结构的材料，因其优异的光电特性被广泛应用 于非晶态薄膜、激光晶体等方面。近年来，通过研究CsPbBrJ^晶体结构和光电特性，发现 以吸收一定范围的高能射线。由于CsPbBr 3材料具有宽禁带宽度、较高的原子系 数、高密度以及个高的载流子迀移率寿命积，对高能射线有很强的阻止本领，适用于制备高 能射线探测器用材料。但CsPbBr 3薄膜材料和单晶材料在这些领域的应用都离不开CsPbBr3 粉体的制备，粉体制备方法关系后期的材料应用性能，高纯度的粉体可以制备高质量的光 电薄膜和光电晶体，可以显著提高应用性能。
[0003] 目前制备溴铅铯粉体的方法主要有固相法和液相法两种。固相法制备溴铅铯粉 体存在原料混合不均，元素化学计量比失衡等问题，而且产物中容易产生各种中间杂相，严 重影响粉体纯度。液相法有共沉淀法、水热法、水解法和溶胶法。目前合成溴铅铯粉体大 多采用去离子水做溶剂的化学共沉淀法，虽然溴化铅和溴化铯在去离子水中有较高的溶解 度，且用去离子水作溶剂能大量合成溴铅铯粉料，但是水基液相法易产生副产物CsPb 4Br6 和 CsPb2Br5t3
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种溴铅铯粉体制备方法， 其目的在于获取纯度高，杂相少，颗粒均匀的溴铅铯粉体。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种溴铅铯粉体制备方法，具体 包括如下步骤：
[0006] (1)获取反应物溴化铅的起始溶液：以溴化铅为溶质，以氢溴酸为溶剂，获取反应 物溴化铅的起始溶液；
[0007] (2)获取反应物溴化铯的起始溶液：以溴化铯为溶质，以氢溴酸为溶剂，获取反应 物溴化铯的起始溶液；
[0008] (3)化学共沉淀反应：按溴化铅和溴化铯的摩尔比为1 :1~I :1. 05,将溴化铅的 起始溶液与溴化铯的起始溶液同时滴加到反应底液中，滴加的同时搅拌；搅拌的目的在于 使之充分反应；
[0009] 其中，化学共沉淀的主反应为
[0010] PbBr2+CsBr = CsPbBr3;
[0011] 伴随着的副反应主要有以下两种：
[0012] 2PbBr2+CsBr = CsPb2Br5 (1)
[0013] PbBr2+4CsBr = Cs4PbBr6 (2);
[0014] 在所述溴化铅与溴化铯的摩尔比为1 :1~I :1. 05的范围内，溴化铯摩尔量高于 溴化铅的摩尔量，可以有效抑制副反应（1)的发生；而溴化铯比溴化铅的摩尔比高出不超 过5%，不足以引起副反应（2)的发生；通过控制溴化铅和溴化铯的化学计量比，促使反应 物按照化学共沉淀的主反应而抑制副反应，起到避免杂相产生的作用；
[0015] 滴定完成后，通过搅拌使反应物反应完全；通过化学共沉淀反应获取溴铅铯沉淀 物；静置使得反应生成的沉淀物完全沉降；溶液分层后，下层为溴铅铯沉淀物；其中，反应 底液为氢溴酸；
[0016] 充分搅拌促进反应充分进行，避免了未反应的反应物夹裹在沉淀中，既可以提高 粉体的纯度，也使得粉体颗粒更加均匀；
[0017] (4)清洗沉淀物：对步骤（3)获得的溴铅铯沉淀物进行洗涤和抽滤，以清除杂质和 杂相；
[0018] (5)烘干沉淀物：将步骤⑷中得到的产物烘干，获得溴铅铯粉体；
[0019] 上述制备方法中，起始溶液以氢溴酸为溶剂，化学共沉淀反应中以氢溴酸为底液， 通过控制原料的浓度及反应原料的化学计量比，可以有效提高主反应的反应比例，抑制副 反应的进行，获取纯度高，杂相少，颗粒均匀的溴铅铯粉体。
[0020] 优选的，上述溴铅铯粉体制备方法，步骤（1)和步骤（2)所采用的溶剂和底液均为 质量分数为48%的氢溴酸；氢溴酸是可以同时溶解溴化铅和溴化铯的溶剂，并且可以获得 高浓度的反应物溶液，而且使用氢溴酸做溶剂可以避免引入其他杂质元素；其中，质量分数 为48%的高浓度氢溴酸，具有有效溶解溴化铅和溴化铯的能力。
[0021] 优选的，步骤（3)中，采用的溴化铅的起始溶液的浓度为0. 5~I. 9mol/L，其中溴 化铅的氢溴酸溶液饱和浓度为I. 9mol/L ;
[0022] 采用的溴化铯的起始溶液的浓度范围为0. 5~I. lmol/L，其中溴化铯的氢溴酸溶 液饱和浓度为I. lmol/L ;
[0023] 本步骤中，溴化铅和溴化铯的起始浓度在上述范围内，可以提高化学共沉淀反应 主反应的反应比例，抑制副反应的进行；具有避免杂相产生的效果。
[0024] 优选的，步骤（1)中，以纯度为4N-6N的溴化铅为溶质；步骤（2)中，以纯度为 4N-6N的溴化铯为溶质。
[0025] 优选的，步骤（5)中，采用无水乙醇洗涤沉淀物并采用真空栗进行抽滤；无水乙醇 一方面与溴铅铯沉淀之间无反应，另一方面可以溶解沉淀中的杂相和杂质，经无水乙醇清 洗后的溴铅铯沉淀物的纯度得以提高，杂相减少。
[0026] 优选的，在真空干燥箱50~80°C条件下烘干；低温真空烘干，一方面达到烘干粉 体的目的，另一方面可以避免温度过高造成的粉体结块，以制备得颗粒均匀的粉体。
[0027] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果：
[0028] (1)本发明提供的溴铅铯制备方法，通过控制反应物的起始浓度和化学计量比，使 得化学共沉淀反应中目标主反应反应完全，副反应被有效抑制；并且通过充分的清洗，使得 制备得的溴铅铯粉体具有纯度高，杂相含量少的特点；合成的粉体可直接应用于光电薄膜， 经提纯后也可应用于晶体生长；
[0029] (2)采用本发明提供的制备方法，制备技术简单，设备易得，具有成本低廉，可重复 性高的特点。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明实施例的溴铅铯粉体制备流程图。
[0031] 图2是本发明实施例1中制备得的溴铅铯粉体的X射线衍射图谱。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0033] 本发明提供的溴铅铯粉体制备方法，其制备流程如图1所示，具体包括如下步骤：
[0034] (1)获取反应物溴化铅的起始溶液：
[0035] (2)获取反应物溴化铯的起始溶液：
[0036] (3)将溴化铅的起始溶液与溴化铯的起始溶液同时滴加到反应底液中，通过化学 共沉淀反应获取溴铅铯沉淀物；其中，反应底液为氢溴酸；
[0037] (4)对步骤（3)所得的溴铅铯沉淀物进行洗涤和抽滤，清除杂质和杂相；
[0038] (5)将步骤（4)中得到的产物烘干，获得溴铅铯粉体；
[0039] 在本发明提供的上述溴铅铯粉体制备方法中，通过控制原料的浓度及反应原料的 化学计量比，有效提高主反应的反应比例，抑制副反应的进行，获取纯度高，杂相少，颗粒均 匀的溴铅铯粉体。
[0040] 以下结合具体的实施例，详细阐述本发明提供的溴铅铯粉体制备方法：
[0041] 实施例1
[0042] (1)获取反应物溴化铅的起始溶液：采用20mmol (7. 340g)纯度为99. 999%的溴化 铅溶解在10. 5mL质量分数为48%的氢溴酸中并搅拌15min，获得浓度为I. 9mol/L的淡黄 色溴化铅溶液；
[0043] (2)获取反应物溴化铯的起始溶液：采用20. 5mmol (4. 363g)纯度为99. 999%的溴 化铯溶解在18.61^质量分数为48%的氢溴酸中并搅拌1511^11，获得浓度为1.1111〇1/1的透 明的溴化铯溶液；
[0044] (3)获取氢溴酸反应底液：采用5mL质量分数为48%的氢溴酸作为反应底液；
[0045] (4)化学共沉淀反应：将上述溴化铅溶液和溴化铯溶液同时滴加到反应底液中， 溶液中溴化铅与溴化铯的摩尔比为I :1.025 ;滴加的同时搅拌；滴加完成后，持续搅拌 30min后静置5min ;溶液分层，上层为澄清液，下层为溴铅铯沉淀物；
[0046] (5)清洗沉淀物：对上述溴铅铯沉淀物采用无水乙醇洗涤后采用真空栗进行抽 滤，该过程反复进