納米線的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于晶體材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及鈣鈦礦結(jié)構(gòu)CH3NH3PbBr3納米線的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦CH3NH3PbX3U= Cl、Br、I)半導(dǎo)體材料成為光伏領(lǐng)域的“明星”。有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率從2009年的3.8%快速攀升，短短幾年中，目前已經(jīng)達(dá)到將近20%。從歷史上看，很少有基于某類材料體系的太陽能技術(shù)曾進(jìn)步如此之快。除此之外，有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料可以在常溫常壓下進(jìn)行，制作成本低，并且能夠通過高速度的溶液工藝低成本、大面積的制備光電器件。
[0003]CH3NH3PbBr3是光伏材料中常用的一種吸光材料，具有載流子迀移率高、擴(kuò)散長度長、光吸收能力強(qiáng)、發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于其具有高的結(jié)晶度，因此具有較少的表面態(tài)和中間帶缺陷，有利于光伏器件獲得較大的開路電壓，這使得鈣鈦礦太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)高效率光電轉(zhuǎn)化。由于CH3NH3PbBr3納米線具有一維結(jié)構(gòu)，具有量子限閾效應(yīng)，從而可以調(diào)控其能帶結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)可見光范圍內(nèi)的不同顏色發(fā)光，這非常適合應(yīng)用在激光，發(fā)光二極管和光探測器中，將在顯示、照明和光通信方面大有作為。目前，哥倫比亞大學(xué)和威斯康星大學(xué)麥迪遜研究者已經(jīng)利用CH3NH3PbBr3納米線制備出了室溫下波長可調(diào)的激光器，這種激光器有很低的激光閾值和高的質(zhì)量系數(shù)?；跁r(shí)間分辨熒光測試的動力學(xué)分析表明，這些CH3NH3PbBr3納米線中的載流子復(fù)合率很低，因此激光量子效率接近100%。這種高效、可溶液加工、發(fā)光顏色可調(diào)節(jié)的CH3NH3PbBr3納米線是開發(fā)納米光電子器件和光伏器件的理想材料。
[0004]目前，關(guān)于CH3NH3PbBr3晶體的制備方法較多，如中國發(fā)明專利CN104141166A，但是關(guān)于CH3NH3PbBr3納米線制備的報(bào)道很少。從目前發(fā)表的文獻(xiàn)來看，研究者一般是采用模板法來制備CH3NH3PbBr3納米線，即將CH3NH3PbBr3前驅(qū)體溶液注入到具有一維結(jié)構(gòu)的模板當(dāng)中，待CH3NH3PbBr3晶體生成，再將模板去除從而得到CH3NH3PbBr3納米線。模板法制備工藝復(fù)雜，在去除模板過程中容易污染最終產(chǎn)品，不適宜于批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)CH3NH3PbBr3納米線的制備方法，該方法合成工藝簡單，且能可控生長不同尺寸的納米線，解決了模板法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)CH3NH3PbBr3納米線的工藝復(fù)雜、產(chǎn)品容易污染及不適宜于批量生產(chǎn)的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種實(shí)施鈣鈦礦結(jié)構(gòu)CH3NH3PbBr3納米線的制備方法，包括制備CH3NH3PbBr3的有機(jī)溶劑溶液，將CH3NH3PbBr3的有機(jī)溶劑溶液鋪展在基底的親水性表面進(jìn)行有機(jī)溶劑的揮發(fā)；揮發(fā)有機(jī)溶劑后的基底再進(jìn)行退火處理即得CH3NH3PbBr3納米線。
[0008]具體的，所述的CH3NH3PbBr3的有機(jī)溶劑溶液的濃度為0.001?3g/mL。
[0009]更具體的，所述的退火處理的溫度為30?80°C，退火時(shí)間為10?lOOmin。
[0010]進(jìn)一步的，所述的制備CH3NH3PbBr3的有機(jī)溶劑溶液包括:在20?50 °C下將相同物質(zhì)的量的PbBr2和CH3NH3Br加入到有機(jī)溶劑中溶解即得。
[0011]更進(jìn)一步的，將所述的基底與水平面成O?20°角放置，然后將CH3NH3PbBr3的有機(jī)溶劑溶液滴到基底的親水性表面上，在20?50°C下靜置2?8h使有機(jī)溶劑揮發(fā)。
[0012]具體的，所述的有機(jī)溶劑為DMF(HC0N(CH3)2)或IPA(C3H8O)。
[0013]更具體的，所述的基底為玻璃基底、硅片基底、ITO玻璃基底或FTO玻璃基底。
[0014]還有，所述的基底的親水性表面的處理方法包括:將基底依次在去離子水、丙酮和無水乙醇中進(jìn)行表面清洗處理后，再將清洗處理后的表面通過紫外-臭氧清洗機(jī)處理10?60min使其形成親水表面。
[0015]本發(fā)明提供的制備CH3NH3PbBr3納米線的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明采用溶劑揮發(fā)與退火技術(shù)結(jié)合進(jìn)行CH3NH3PbBr3納米線的制備，通過發(fā)現(xiàn)在重力及液體表面張力的共同作用下，隨著溶劑的揮發(fā)，溶質(zhì)在析晶過程中，會趨向于生長為一維結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，成功的制備出了納米線的結(jié)構(gòu)，不僅制備工藝簡單，且通過不同溶質(zhì)的含量的控制實(shí)現(xiàn)了可控尺寸進(jìn)行納米線生長的目的；解決了模板法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)CH3NH3PbBr3納米線的工藝復(fù)雜、產(chǎn)品容易污染及不適宜于批量生產(chǎn)的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施例1中所制備CH3NH3PbBr3納米線的X射線衍射圖譜；
[0018]圖2為實(shí)施例1中溶液濃度為2g/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制備CH3NH3PbBr3納米線的光學(xué)顯微照片；
[0019]圖3為實(shí)施例2中溶液濃度為lg/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制備CH3NH3PbBr3納米線的光學(xué)顯微照片；
[0020]圖4為實(shí)施例3中溶液濃度為0.05g/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制備CH3NH3PbBr3納米線的掃描電子顯微(SEM)照片；
[0021 ] 圖5為對比例一中溶液濃度為0.05g/mL的CH3NH3PbBr3溶液所制備CH3NH3PbBr3納米線的掃描電子顯微(SEM)照片
[0022]以下結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做具體說明。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在研究過程中發(fā)現(xiàn)，在重力及液體表面張力的共同作用下，隨著溶劑的揮發(fā)，溶質(zhì)在析晶過程中，會趨向于生長為一維結(jié)構(gòu)，基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人開發(fā)了簡單的溶液蒸發(fā)法來制備CH3NH3PbBr3納米線，這種方法工藝簡單，并且能夠可控制備具有不同尺寸的CH3NH3PbBr3 納米線。
[0024]本發(fā)明制備CH3NH3PbBr3納米線的方法是將相同物質(zhì)的量的PbBr2和CH3NH3Br加入到01^(!10^(013)2)中，在20?50°C下溶解，配置成濃度為0.001?3g/mL的溶液。然后將玻璃基底進(jìn)行清潔及親水處理，并使其和水平面成O?20°角放置。隨后將所配置的CH3NH3PbBr3溶液滴到玻璃基底表面上，并在20?50°C下靜置，使溶劑DMF緩慢揮發(fā)。將溶劑揮發(fā)結(jié)束的玻璃基底在30?80°C下進(jìn)行退火處理10?lOOmin，最終得到CH3NH3PbBr3納米線
[0025]本發(fā)明優(yōu)選的制備方法是將相同物質(zhì)的量的PbBr2和CH3NH3Br加入到DMF(HC0N(CH3) 2)中，在30 °C下溶解，得到濃度為0.001?Ig/mL的溶液。然后將玻璃基底進(jìn)行清潔處理，并利用紫外-臭氧清洗機(jī)對基底表面進(jìn)行處理30min，使其形成親水表面。將經(jīng)過親水處理的玻璃基底和水平面成15°角放置。隨后將所配置的CH3NH3PbBr3溶液滴到玻璃基底表面上，并在25 °C下靜置，使溶劑DMF緩慢揮發(fā)。將溶劑揮發(fā)結(jié)束的玻璃基底在30?50 V下進(jìn)行退火處理20?60min，最終得到CH3NH3PbBr3納米線。
[0026]以下是本發(fā)明的最佳實(shí)施例。