本發(fā)明涉及晶體合成，尤其涉及一種有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料在分子尺度上整合了有機(jī)材料和無機(jī)材料的特性而具有制備方法簡單，載流子遷移率高，發(fā)光波長可調(diào)等優(yōu)異的光電性能，被廣泛應(yīng)用于太陽能電池、光電探測(cè)器、發(fā)光二極管等光電子器件中，特別是基于三維有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率(pce)在十幾年的時(shí)間里達(dá)到了26.7％。但是三維有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦材料中的有機(jī)成分在潮濕的空氣中極不穩(wěn)定，易分解，嚴(yán)重制約了該材料的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。

3、二維和單相準(zhǔn)二維鈣鈦礦材料具有較多的有機(jī)疏水基團(tuán)，因此其與三維鈣鈦礦材料相比具有更高的空氣穩(wěn)定性，但二維和單相準(zhǔn)二維鈣鈦礦由于量子限域效應(yīng)和介電約束效應(yīng)的影響，具有相對(duì)較大的激子結(jié)合能，較大的激子結(jié)合能不利于激子的解離，在一定程度上制約了其在光電探測(cè)器等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體及其制備方法與應(yīng)用，開發(fā)包含二維、單相準(zhǔn)二維和三維鈣鈦礦特征的微晶，該微晶不僅可以保留二維鈣鈦礦較好的空氣穩(wěn)定性等特點(diǎn)又可以保留準(zhǔn)二維鈣鈦礦發(fā)光峰位可調(diào)以及三維鈣鈦礦較好的光探測(cè)性能等優(yōu)勢(shì)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，一種有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，步驟包括：

4、s1、按照有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的通式中的計(jì)量數(shù)，將設(shè)定摩爾比的溴化鉛pbbr2、甲胺氫溴酸mabr和溴化銫csbr中的一種、苯乙胺氫溴酸peabr和苯丙胺溴phpabr中的一種，共三種組分混合后，添加兩種互溶的良性溶劑，溶解獲得有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；

5、s2、將有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體溶液涂于基底之上，之后暴露于反溶劑氣氛中，結(jié)晶獲得有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體；

6、所述有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的通式為a2bn-1pbnbr3n+1，∞>n>1，其中，a+為銫陽離子cs+或甲胺陽離子ma+，b+為苯乙胺陽離子pea+或苯丙胺陽離子phpa+。

7、第二方面，上述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法制備獲得的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體，同時(shí)具有二維鈣鈦礦、單相準(zhǔn)二維鈣鈦礦和三維鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特征。

8、第三方面，上述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體在光電領(lǐng)域的應(yīng)用。

9、本發(fā)明的有益效果如下：

10、1.本發(fā)明基于準(zhǔn)二維鈣鈦礦晶體所需的摩爾比配置前驅(qū)體溶液，將前驅(qū)體溶液置于反溶劑氣氛中，使反溶劑擴(kuò)散到前驅(qū)體溶液中引發(fā)鈣鈦礦結(jié)晶，利用兩種溶劑的溶解度以及揮發(fā)性等性質(zhì)不同，確保二維、準(zhǔn)二維等不同維度的鈣鈦礦的形成，從而在結(jié)晶過程中獲得同時(shí)具有二維、單相準(zhǔn)二維和三維特征的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體。這種晶體可同時(shí)充分發(fā)揮二維鈣鈦礦的高穩(wěn)定性，準(zhǔn)二維鈣鈦礦發(fā)光波長的可調(diào)性，以及三維鈣鈦礦的高效率光電轉(zhuǎn)換能力等不同維度鈣鈦礦的優(yōu)勢(shì)特性，彌補(bǔ)只具有單一維度特征的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的不足。

11、2.本發(fā)明可以通過調(diào)整前驅(qū)體溶液中前驅(qū)體材料的摩爾比例，調(diào)控所得鈣鈦礦晶體中不同維度鈣鈦礦的組成比例。這種靈活性使得研究人員能夠根據(jù)需要制備具有特定光電性能的材料，以滿足太陽能電池、光電探測(cè)器等不同應(yīng)用領(lǐng)域的特定需求。制備過程中無需復(fù)雜的合成步驟或昂貴的設(shè)備投入，因此本方法具有較高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，為鈣鈦礦基光電材料的廣泛應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐。

技術(shù)特征：

1.一種有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，步驟包括：

2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，s1中，良性溶劑選擇兩種，其中一種為二甲亞砜，另一種選自γ-丁內(nèi)酯、乙腈、n，n-二甲基甲酰胺中的任意一種；

3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，溶解方法包括：以1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1～2h；

4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，s1中，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為0.1～1mol/l。

5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，s2中，基底選用玻璃基底或者ito襯底。

6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，s2中，反溶劑選自乙醚和乙酸乙酯中的一種。

7.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法，其特征在于，s2中，結(jié)晶過程在溫度為18～22℃的條件下進(jìn)行；

8.一種如權(quán)利要求1-7任一所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法制備獲得的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體，其特征在于，同時(shí)具有二維鈣鈦礦、單相準(zhǔn)二維鈣鈦礦和三維鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特征。

9.如權(quán)利要求8所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體，其特征在于，寬度為10～90μm，長度為20～300μm。

10.一種如權(quán)利要求1-7任一所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體的制備方法或如權(quán)利要求8-9任一所述的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體在光電領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種有機(jī)?無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體及其制備方法與應(yīng)用，涉及晶體合成技術(shù)領(lǐng)域。制備方法包括：按照計(jì)量數(shù)，將設(shè)定摩爾比的溴化鉛、甲胺氫溴酸/溴化銫和苯乙胺氫溴酸/苯丙胺溴混合后，添加兩種互溶的良性溶劑，溶解獲得有機(jī)?無機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；將有機(jī)?無機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體溶液涂于基底之上，之后暴露于反溶劑氣氛中，結(jié)晶獲得有機(jī)?無機(jī)雜化鈣鈦礦微米晶體。獲得的微米晶體同時(shí)具有二維鈣鈦礦、單相準(zhǔn)二維鈣鈦礦和三維鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特征。這種晶體可同時(shí)充分發(fā)揮二維鈣鈦礦的高穩(wěn)定性，準(zhǔn)二維鈣鈦礦發(fā)光波長的可調(diào)性，以及三維鈣鈦礦的高效率光電轉(zhuǎn)換能力等不同維度鈣鈦礦的優(yōu)勢(shì)特性。

技術(shù)研發(fā)人員：王玉暖,劉建翔,李紹鵬,趙志鵬,劉昱君,李楊,劉欣,殷艷華,薛瑩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/30