一種鹵化鉛絡(luò)合物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鹵化鉛絡(luò)合物及其制備方法和應(yīng)用，用于制成鹵化鉛絡(luò)合物薄 膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中對鹵化鉛的使用是直接使用碘化鉛單體，通常是把鹵化鉛單體按照小 于0.4mg/mL溶于二甲基亞礬等溶劑中，然后直接涂布使用，形成僅由鹵化鉛構(gòu)成的薄膜。結(jié) 構(gòu)單一，形式單一，薄膜品質(zhì)受限，應(yīng)用范圍窄。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對由鹵化鉛單體直接涂布得到的薄膜品質(zhì)受 限(具體而言包括表面粗糙度大、缺陷態(tài)密度高、后期與其它化合物反應(yīng)得到的最終物含有 雜質(zhì)）的問題，提供一種鹵化鉛絡(luò)合物及其制備方法和應(yīng)用，生產(chǎn)一種鹵化鉛絡(luò)合物薄膜。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，提供一種鹵化鉛絡(luò)合物，其化學(xué)通式為:PbX2(U),其中，X為 Cl、I以及Br三種元素中的任意一種，U為二甲基亞礬(簡稱DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(簡稱 DMF)以及甲胺的四氫呋喃溶液(簡稱MA)三種化合物中的任意一種；鹵化鉛絡(luò)合物是將無水 鹵化鉛粉末(化學(xué)通式PbX2，X是Cl、I、Br三種元素中的任意一種)與溶劑U混合，使得PbX 2粉 末完全溶解于溶劑U，再加入氯苯溶劑(簡稱CB溶劑)攪拌混合后靜置，并經(jīng)過過濾后得到的 析出物。
[0006] 進(jìn)一步地，溶劑U是二甲基亞礬溶劑（簡稱DMSO溶劑），或N，N-二甲基甲酰胺溶劑 (簡稱DMF溶劑），或甲胺的四氫呋喃溶液(簡稱MA溶液）。
[0007] 本發(fā)明還公開了一種制備上述鹵化鉛絡(luò)合物的方法，包括以下步驟： 第一步，溶解、合成鹵化絡(luò)合物， 在20~25攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，將無水鹵化鉛粉末與溶劑U混合，攪拌5~ 10分鐘，使得PbX2粉末完全溶解于溶劑U中，得到溶液A; 第二步，得到鹵化絡(luò)合物固體， 在20~25攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，將氯苯溶劑(CB溶劑)與在第一步得到的 溶液A按照體積比：氯苯溶劑:溶液A=( 1~3) : (0.5~1.5)混合，攪拌1~2分鐘，靜置5~10分鐘， 產(chǎn)生析出物P，經(jīng)過濾紙過濾，得到析出物P，P即為鹵化鉛絡(luò)合物，P又記作PbX 2(U)。
[0008] 進(jìn)一步地，溶劑U是二甲基亞礬溶劑或N，N-二甲基甲酰胺溶劑，無水鹵化鉛粉末與 溶劑U的混合比例為4~6 mg無水鹵化鉛粉末對應(yīng)10~20 mL二甲基亞礬溶劑或N，N-二甲基 甲酰胺溶劑。
[0009] 進(jìn)一步地，溶劑U是甲胺的四氫呋喃溶液，無水鹵化鉛粉末與溶劑U的混合比例為 0.5~1.5摩爾無水鹵化鉛粉末對應(yīng)0.75~1升甲胺的四氫呋喃溶液，其中甲胺的四氫呋喃溶 液中甲胺的摩爾濃度為1.5~2.5摩爾/升。
[0010] 本發(fā)明還公開了一種前述鹵化鉛絡(luò)合物的應(yīng)用，鹵化鉛絡(luò)合物用于涂料，在被涂 覆表面形成鹵化鉛絡(luò)合物薄膜。
[0011] 進(jìn)一步地，鹵化鉛絡(luò)合物薄膜應(yīng)用于太陽能電池 (Solar Cell)。
[0012] 進(jìn)一步地，鹵化鉛絡(luò)合物薄膜應(yīng)用于發(fā)光二極管(LED)。
[0013] 進(jìn)一步地，鹵化鉛絡(luò)合物薄膜應(yīng)用于場效晶體管(TFT)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鹵化鉛絡(luò)合物及其制備方法和應(yīng)用，鹵化鉛絡(luò)合物形 成的薄膜與其它有機(jī)物(如甲基碘化銨)反應(yīng)形成的新的薄膜，薄膜更平整，薄膜晶格體積 更大，薄膜缺陷更少。廣泛應(yīng)用于電池行業(yè)。
[0015]
【附圖說明】
[0016] 圖1為經(jīng)本發(fā)明的鹵化鉛絡(luò)合物（即Pb 12 (DMSO)或Pb 12 (DMF))轉(zhuǎn)化得到的 CH3NH3Pb 13薄膜和經(jīng)傳統(tǒng)的PbI 2單體轉(zhuǎn)化得到的CH3NH3Pb 13薄膜，再經(jīng)歷五種不同的退火條 件后最終得到的薄膜進(jìn)行XRD測試的結(jié)果比較示意圖； 圖2為經(jīng)本發(fā)明的鹵化鉛絡(luò)合物（即Pb 12 (DMSO)或Pb 12 (DMF))轉(zhuǎn)化得到的CH3NH3Pb 13薄 膜和經(jīng)傳統(tǒng)的PbI2單體轉(zhuǎn)化得到的CH3NH3PbI3薄膜進(jìn)行瞬時(shí)光致發(fā)光測量得到的光致發(fā)光 響應(yīng)曲線示意圖； 圖3為圖2的薄膜進(jìn)行穩(wěn)態(tài)光致發(fā)光測量得到的薄膜發(fā)光強(qiáng)度曲線示意圖； 圖4為經(jīng)本發(fā)明的鹵化鉛絡(luò)合物（即Pb 12 (DMSO)或Pb 12 (DMF))轉(zhuǎn)化得到的CH3NH3Pb 13薄 膜和經(jīng)傳統(tǒng)的Pb 12單體轉(zhuǎn)化得到的CH3NH3Pb 13薄膜的表面SEM圖像之間的比較。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié) 合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅 用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明的鹵化鉛絡(luò)合物，其化學(xué)通式為:PbX2(U)，其中，X為Cl、I以及Br三種元素 中的任意一種，U為二甲基亞礬、N，N-二甲基甲酰胺以及甲胺三種化合物中的任意一種。鹵 化鉛絡(luò)合物是將無水鹵化鉛粉末(化學(xué)通式PbX 2，X是Cl、I、Br三種元素中的任意一種）與 溶劑U混合，使得PbX2粉末完全溶解于溶劑U，再加入氯苯溶劑攪拌混合后靜置，并經(jīng)過過濾 后得到的析出物。其中，溶劑U是二甲基亞礬溶劑，或N，N-二甲基甲酰胺溶劑，或甲胺的四氫 呋喃溶液。
[0019] 本發(fā)明的鹵化鉛絡(luò)合物用于涂料，在被涂覆表面形成鹵化鉛絡(luò)合物薄膜。鹵化鉛 絡(luò)合物薄膜應(yīng)用于太陽能電池或發(fā)光二極管或場效晶體管。
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例說明鹵化鉛絡(luò)合物的制備方法及其應(yīng)用。
[0021] 實(shí)施例1: 一種制備Pb 12 (DMSO)絡(luò)合物的方法，包括以下步驟： 第一步:溶解、合成鹵化絡(luò)合物。
[0022]在25攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，在空氣環(huán)境中，將無水碘化鉛粉末(PbI2 粉末)與二甲基亞礬溶劑(DMS0溶劑)按照后述比例混合，攪拌5~10分鐘，使得PbI2粉末完全 溶解于DMSO溶劑，得到溶液A。其中，對Pb 12粉末和DMSO溶劑的混合比例做出如下要求:4mg 的PbI2粉末對應(yīng)于10 mL的DMSO溶劑。
[0023]第二步:得到碘化鉛絡(luò)合物固體PbI2(DMSO)。
[0024]在25攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，在空氣環(huán)境中，將氯苯溶劑（簡稱CB溶 劑)與在前第一步得到的溶液A按照體積比CB溶劑:溶液A=2:1混合，攪拌1~2分鐘，靜置5~10 分鐘，產(chǎn)生析出物P，經(jīng)過濾紙過濾，得到析出物P。P即為PbI 2粉末與DMSO溶劑的絡(luò)合物，析 出物P為PbI2(DMSO)。
[0025] 實(shí)施例2: 一種制備PbBr2 (MA)絡(luò)合物的方法，包括以下步驟： 第一步:溶解、合成鹵化絡(luò)合物。
[0026]在22攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，在空氣環(huán)境中，將無水溴化鉛粉末 (PbBr2粉末）與甲胺的四氫呋喃溶液(MA溶液）按照后述比例混合，攪拌5~10分鐘，使得 PbBr2粉末完全溶解于MA溶液，得到溶液A'。其中，對PbBr2粉末和MA溶液的混合比例做出如 下要求：1摩爾PbBr 2粉末對應(yīng)0.75~1升MA溶液，其中MA的四氫呋喃溶液中的MA的摩爾濃度 為2摩爾/升。
[0027]第二步:得到溴化鉛絡(luò)合物固體PbBr2 (MA)。
[0028]在25攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，在空氣環(huán)境中，將氯苯溶劑（簡稱CB溶 劑)與在前第一步得到的溶液A'按照體積比:CB溶劑:溶液A' =2:1混合，攪拌1~2分鐘，靜置5 ~10分鐘，產(chǎn)生析出物P S經(jīng)過濾紙過濾，得到析出物P' A'即為PbBr2粉末與MA溶液的絡(luò)合 物，P'為PbBr2 (MA)。
[0029] 實(shí)施例3: 一種制備PbCl2 (DMF)絡(luò)合物的方法，包括以下步驟： 第一步:溶解、合成鹵化絡(luò)合物。
[0030]在20攝氏度室溫和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下，在空氣環(huán)境中，將無水氯化鉛粉末 (PbCl2粉末）與N，N-二甲基甲酰胺溶劑(DMF溶劑）按照后述比例混合，攪拌5~10分鐘，使得 PbC12粉末完全溶解于DM