3混相钙钛矿薄膜及其可控制备方法附图说明" src="/d/file/p/2020/11-24/b7592884d74f167acf9b8d06ce77ef91.gif" />
一种CsPbI3混相钙钛矿薄膜及其可控制备方法
技术领域
本发明涉及一种CsPbI3混相钙钛矿薄膜及其可控制备方法，属于新型纳米材料技术领域。
背景技术
电致白光是一种模拟自然光的发光现象，已成为人们日常生活中常见和重要的日常照明手段，如液晶显示器中的背光或者室内/街道照明。一般来说，商业化的电致白光主要是利用将黄色荧光粉覆盖在蓝光芯片上来实现，但其显色指数低且发光效率低。实现白光主要有两种方式，一种是红绿蓝三基色的混合，另一种是直接单体发射白光。
目前，红光和绿光的钙钛矿发光二极管的外量子效率均超过了20%，蓝光效率偏低但也接近10%，而真正的电致白光的研究还非常少，因此开发出高效白光发光二极管成为了目前的研究热点。具有高效稳定的白光发射的单一材料对于照明来说是最为理想的，但很难实现光子发射覆盖整个可见光谱。最近，钙钛矿的激子自捕获机制为实现单体发白光提供了可能，也成为了目前的研究热点，自俘获行为需要了激子(或载流子)与晶格畸变之间的强耦合，而表现出宽光谱的白色发光。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种CsPbI3混相钙钛矿薄膜及其可控制备方法，其具体技术方案如下：
一种可控制备CsPbI3混相钙钛矿薄膜的方法，包括以下操作步骤：
步骤1：将十八烯、油胺、油酸和碘化铅加入三口烧瓶中，在真空条件下140℃~180℃加热并搅拌，作为反应溶剂；
步骤2：将硬脂酸铯、油酸溶解在十八烯中，形成前驱体溶液；
步骤3：将前驱体溶液快速注入到反应溶剂中，迅速水冷，量子点形核长大，然后经离心提纯去除掉量子点表面多余的长链有机配体，从而促进载流子的输运，即制得钙钛矿CsPbI3量子点；
步骤4：将钙钛矿CsPbI3量子点分散在溶剂中，得到CsPbI3量子点的分散液，取CsPbI3量子点的分散液在洁净的玻璃片表面进行旋涂，并在大气环境下进行热处理，CsPbI3黑相在水氧的作用下会发生相变，部分会转化为黄相，通过控制温度和时间得到CsPbI3混相钙钛矿薄膜，其中黑相和黄相因为接触表面积较大，因此混相薄膜很好的结合了黑相出色的光电性能和载流子输运性能以及黄相较宽的光谱，同时黑相有效地补充了红色光谱部分，两相协同配合从而实现光谱覆盖整个可见光，获得单体白光的发射。
进一步的，所述步骤1所制得的反应溶剂中油酸和十八烯体积比为1:10~20，油酸和碘化铅摩尔比为1:1~2，油酸和油胺体积比为1:1~2。
进一步的，所述步骤2所制得的前驱体溶液中油酸和十八烯体积比为1:10~20，油酸和硬脂酸铯摩尔比为1:1~2。
进一步的，所述步骤1的搅拌速度为600~800r/min。
进一步的，所述步骤3中前驱体溶液与反应溶剂的体积比为1: 10~20。
进一步的，所述步骤3中的离心提纯的过程为：将水冷后的前驱体溶液与反应溶剂混合溶液溶解到絮凝剂中，并搅拌混合均匀，然后放入离心机上进行离心，离心后，沉淀物附着在侧壁上，倒掉溶液得到的沉淀物就是钙钛矿CsPbI3量子点，所述絮凝剂选用甲醇、异丙醇、丙酮、正丁醇或叔丁醇。
进一步的，所述步骤4中的溶剂选用正辛烷、正己烷或甲苯，CsPbI3量子点的分散液的浓度为15mg/mL。
进一步的，所述步骤4中的CsPbI3量子点的分散液的制备过程中，在步骤3的沉淀物中加入溶剂并搅拌，直到沉淀物完全溶解。
进一步的，所述步骤4中热处理的环境相对湿度为40%-60%，热处理的时间为20-60min，处理温度为120 ℃-140 ℃。
由上述任一方法制得的CsPbI3混相钙钛矿薄膜。
本发明的有益效果是：
1）本发明使用CsPbI3获得同质异相结构，黑相和黄相发射不同的颜色，在光谱上互相补充，从而联合实现单体发射白光，材料新颖；
2）本发明制备的纳米材料基于全无机钙钛矿材料，相比传统钙钛矿材料更稳定；
3）本发明可通过热处理实现CsPbI3黑相往黄相的转变，通过调节温度和时间从而实现相调控，方法简单易施行。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的CsPbI3混相薄膜的SEM扫描图，
图2为本发明实施例1制备的CsPbI3混相薄膜的XRD图谱，
图3为本发明实施例1制备的CsPbI3混相薄膜的光致发光图谱，
图4为本发明实施例1制备的CsPbI3混相薄膜的光吸收图谱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明是利用高温热注入法制备钙钛矿CsPbI3量子点，将其旋涂在衬底上形成薄膜，在一定湿度和温度的条件下，通过热处理控制CsPbI3黄相和黑相的转变，得到CsPbI3混相钙钛矿薄膜的方法。
实施例1
本实施例所述的一种可控制备CsPbI3混相钙钛矿薄膜的方法，具体包括如下步骤：
1）在三口烧瓶中加入15 mL的十八烯，2ml油胺，1ml油酸以及0.5 mmol碘化铅，并置于180℃的加热套中，装置抽真空并保持氩气氛围，保持温度稳定在180℃后，打开磁力搅拌，搅拌速度为800r/min。
2）将硬脂酸铯和油酸按摩尔比1:1.1完全溶解在十八烯中，形成前驱体溶液。
3）将配好的前驱体混合液以体积比1:15快速注入到正在加热搅拌的反应溶剂中，反应5~10s后迅速水冷至室温。
4）将上述得到的反应产物通过加入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶液清洗，并离心处理，去除上清液，将沉淀再分散在正辛烷中，即得到最终的CsPbI3钙钛矿量子点。
5）采用CsPbI3量子点的分散液在洁净的玻璃片表面利用匀胶机进行旋涂，并在相对湿度为40%-60%的大气环境下进行30 min热处理，处理温度为120 ℃，得到CsPbI3混相钙钛矿薄膜。
图1是本实施例制得的CsPbI3混相钙钛矿薄膜的SEM扫描图，由图可见，本薄膜均一平整，展示了很好的操作性。
并将本实施例制得的CsPbI3混相钙钛矿薄膜分别进行测试，得到如图2的XRD图谱、如图3的光致发光图谱，如图4的光吸收图谱，结合图2-4可见，薄膜同时存在CsPbI3的黑相和黄相，证明相调控的可行性，同时光致发光光谱覆盖了整个可见光，展示了白光发射的特性
实施例2
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤4中的异丙醇和乙酸乙酯的混合溶液改为异丙醇和乙酸丁酯的混合溶液，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的混相钙钛矿薄膜。
实施例3
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤4）中的正辛烷改为正己烷，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的混相钙钛矿薄膜。
实施例4
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤4）中的正辛烷改为甲苯，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的混相钙钛矿薄膜。
实施例5
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤5）中的处理温度改为130℃，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的混相钙钛矿薄膜。
实施例6
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤5）中的处理时间改为40min，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的混相钙钛矿薄膜。
通过调节不同的纯化溶剂和分散溶剂对钙钛矿量子点进行处理，可得出异丙醇和乙酸丁酯的混合溶液纯化量子点效果更好，利用正辛烷分散量子点效果更好，热处理时间而言，120℃下40min的处理温度和时间是最优的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
