CN109824086A - 一种Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法 - Google Patents
一种Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的一种Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法属于半导体纳米材料制备技术领域。具体步骤为按照6:2:1:3的摩尔比，称取氯化铯、氯化银、氯化钠、三氯化锑，混合后加入到平铺满磨球的球磨罐中，将球磨罐安装好后放入球磨机进行3小时球磨，得到Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料。本发明具有条件温和，操作简单，反应时间短，易于工业化生产等优点，且合成的Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料具有较高的荧光量子效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体纳米材料制备技术领域，涉及一种高效稳定，操作方法简单可控的Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法。
背景技术
近年来，钙钛矿纳米材料尤其是卤化铅钙钛矿纳米材料因为其卓越的电荷传输性能以及良好的化学可控性，使其在太阳能电池、LED、激光和光电探测器的应用中脱颖而出，特别是在太阳能电池领域，其光电转换效率可达到20％，因此卤化铅钙钛矿得到广泛研究。
然而，尽管卤化铅钙钛矿具有良好的电子性能，在光伏和光电应用方面的生产成本较低，但其稳定性以及其对人体健康和环境问题一直阻碍着其商业化发展。在大多数国家已经明文规定不允许使用含有铅的电气设备，因此无铅和纯无机钙钛矿材料的开发，为克服卤化铅的毒性和稳定性问题付出了巨大的努力。
已公开的报道主要集中于纯无机的CsPbX3钙钛矿纳米材料，近期研究的钙钛矿材料的一般公式为ABX3(A＝Cs2+,B＝Pb2+或Sn2+,X＝Cl-,Br-,I-)。这些化合物的一个重要性质是它们的带隙可调性，通过改变A、B和X的种类来实现。
最近的研究表明,为保持化合价状态和结构配位数，B1+和B3+取代Pb2+在ABX3的[111]方向上产生空隙层以维持电荷中性为形成了双层钙钛矿。取代B区域的三价阳离子结合(B’)和单价(B”)阳离子结合形成的A2B’B”X6双层钙钛矿，模拟ABX3钙钛矿结构，展现出能其对空气和水分稳定性的提高,而且在太阳能电池上具有广泛的应用性。但是这种双层钙钛矿普遍荧光产率比较低，这阻碍了他在光电器件上的应用。因此我们设想如果既能提高双层钙钛矿的荧光产率，又能保持其良好的稳定性，将会使这种材料更好的为人类服务。
2017年邓等人成功合成了Cs2SbAgCl6，其带隙为间接带隙，带隙值为2.6eV，文献报道的其量子产率较低，且为液相合成，但这种方法所要求的条件较为严苛，需要在较高温度下的溶液中进行，反应中升温或降温速率对于最终产物的粒子大小都有极大的影响，并且液相合成的反应时间一般长达24小时。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服背景技术存在的不足，提供一种常温常压下、可大量合成的新方法，用于合成Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料。
本发明的技术问题通过以下技术方案解决：
一种Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法，按照6:2:1:3的摩尔比，称取氯化铯、氯化银、氯化钠、三氯化锑，混合后加入到平铺满磨球的球磨罐中，将球磨罐安装好后放入球磨机进行3小时球磨，得到Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料。
作为优选，所述的磨球的直径为6mm，球磨机的转动频率为40Hz，正、反向交替运行。
有益效果：
本发明通过机械研磨实现了Na:Cs2SbAgCl6的合成，本发明的方法条件温和，操作简单，反应时间短，易于工业化生产，且合成的Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料具有较高的荧光量子效率。
附图说明：
图1是实施例1制备的Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料与Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的发射光谱图。
图2是实施例1制备的Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料与Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的XRD图谱。
图3是实施例2制备的Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
其中附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1：制备Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料
取罐容积为50ml的球磨罐，向其中平铺装满一层直径为6mm的磨球(约15粒)，根据化学式摩尔计量比计算m(CsCl):m(AgCl+NaCl):m(SbCl3)＝2:1:1，其中m(AgCl):m(NaCl)＝2:1，称取2mmol(0.337g)的氯化铯粉末、0.66mmol(0.096g)的氯化银固体、0.33mmol(0.0132g)氯化钠固体、1mmol(0.228g)的三氯化锑固体，放入型号为QM-3SP04的球磨罐中，装罐完毕即可将球磨罐装入球磨机托盘中挂上拉马，先转动手轮压紧，然后用力旋转羊角拧紧并帽以防止球磨机运转时球磨罐松动而发生意外，球磨罐安装完毕罩上保护罩，设置转动频率为40Hz，，采用正、反向交替运行，定时停机的运行方式运行180分钟，球磨结束后卸下拉马和球磨罐，把试样和磨球一起倒入筛子内，将球和磨料分离。最终分离得到的物质就是合成好的Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料，其发射光谱图如图1所示，其XRD衍射谱图如图2所示。其荧光量子效率为：24.8％。
实施例2：不掺Na的对比例
取罐容积为50ml的球磨罐，向其中平铺装满一层直径为6mm的磨球(约15粒)，根据化学式摩尔计量比计算m(CsCl):m(AgCl):m(SbCl3)＝2:1:1，称取2mmol(0.337g)的氯化铯粉末、1mmol(0.144g)的氯化银固体、1mmol(0.228g)的三氯化锑固体，放入型号为QM-3SP04的球磨罐中，装罐完毕即可将球磨罐装入球磨机托盘中挂上拉马，先转动手轮压紧，然后用力旋转羊角拧紧并帽以防止球磨机运转时球磨罐松动而发生意外，球磨罐安装完毕罩上保护罩，设置转动频率为40Hz，，采用正、反向交替运行，定时停机的运行方式运行180分钟，球磨结束后卸下拉马和球磨罐，把试样和磨球一起倒入筛子内，将球和磨料分离。最终分离得到的淡黄色固体粉末即为合成好的Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料，其发射光谱图如图1所示，其XRD衍射谱图如图3所示。其荧光量子效率小于1％。
通过以上实施例可以看出本发明的制备方法条件温和，操作简单，反应时间短。且本发明在制备Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料时还进行了Na掺杂，在掺杂了钠之后，荧光量子效率有了明显的提升。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法，按照6:2:1:3的摩尔比，称取氯化铯、氯化银、氯化钠、三氯化锑，混合后加入到平铺满磨球的球磨罐中，将球磨罐安装好后放入球磨机进行3小时球磨，得到Na:Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种Na掺杂Cs2SbAgCl6双层钙钛矿纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的磨球的直径为6mm，球磨机的转动频率为40Hz，正、反向交替运行。
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