本發(fā)明涉及鈣鈦礦材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種規(guī)?；焖僦苽溻}鈦礦半導(dǎo)體材料的方法。

背景技術(shù)：

隨著人們對清潔能源的日益關(guān)注，功能性光電材料成為了基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用領(lǐng)域需求日益增加。鈣鈦礦a4pbx6是一類功能型半導(dǎo)體材料。由于其優(yōu)秀的光電特征和光學(xué)特征，如高量子效率、色譜純度、窄的發(fā)射線寬度和寬的波長可調(diào)性等，被認(rèn)為在激光器、光電二極管、光探測器、光伏和光致發(fā)光等領(lǐng)域有較大的應(yīng)用潛力。目前制備a4pbx6的方法有反相微乳法，但其純度和產(chǎn)率都較低，用到的結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)試劑很難完全除去，難以實現(xiàn)規(guī)?；?。熔鹽法制備的均一性差、顆粒尺寸難以控制，且熒光效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種規(guī)?；焖僦苽涓呒兌?、高熒光率的鈣鈦礦a4pbx6。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種規(guī)?；焖僦苽溻}鈦礦半導(dǎo)體材料的方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）將pbx2、ax按照一定比例溶于或部分溶于前驅(qū)體溶劑中，得前驅(qū)體溶液體系，接著加入助溶劑，室溫攪拌或在50?100℃條件下加熱攪拌至溶液完全澄清，得到澄清液備用，其中a為cs⁺、ru⁺、甲胺陽離子、甲脒陽離子或其混合陽離子，x為cl^?、br^?、i^?中的一種；

（2）向澄清液中加入抗溶劑，快速攪拌反應(yīng)，體系中生成中間過渡相沉淀；

（3）將步驟（2）的體系分離處理，得到復(fù)合溶劑體系和中間過渡相沉淀，從復(fù)合溶劑體系中回收其中的抗溶劑，作為下次循環(huán)生產(chǎn)時步驟（2）中的抗溶劑，余下溶劑作為下次循環(huán)生產(chǎn)時步驟（1）的溶劑體系；中間過渡相沉淀在室溫?100℃條件下干燥1min?10h，即得到分子通式為a4pbx6的鈣鈦礦半導(dǎo)體材料。

所述的前驅(qū)體溶劑為n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、γ-丁內(nèi)酯中的一種或多種。

所述的助溶劑為nax、kx、lix、nh4x或hx。

所述的抗溶劑為三氯甲烷、二氯甲烷、甲苯、氯苯、丙酮、四氯甲烷、二甲苯和烷烴中的一種或多種。

所述的pbx2、ax、助溶劑三者的用量比為1mmol?1kmol：1mmol?4kmol：1mmol?10kmol。

所述的抗溶劑與澄清液的體積比為1:10?5:1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過加入助熔劑提高反應(yīng)物在前驅(qū)體溶液中的溶解度，通過加入抗溶劑使得反應(yīng)物形成中間過渡相沉淀，進(jìn)而形成高純度的反應(yīng)物，提高了產(chǎn)物的純度；而抗溶劑可以很容易從溶劑體系中分離出來，分離后的物料均可直接用于下次循環(huán)。該生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）產(chǎn)率高，接近100%；（2）易于規(guī)模化制備；（3）產(chǎn)物熒光量子產(chǎn)率高，達(dá)60?100%；（4）可循環(huán)無排放，反應(yīng)路線清潔無污染；（5）成本低廉，是微乳液法的5?10%。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的鈣鈦礦半導(dǎo)體材料a4pbx6制備方法流程圖。

圖2為實施例1制備的鈣鈦礦半導(dǎo)體材料cs4pbbr6的sem圖。

圖3為圖2的放大圖。

圖4為實施例1制備的鈣鈦礦半導(dǎo)體材料cs4pbbr6的xrd圖。

圖5為實施例1制備的鈣鈦礦半導(dǎo)體材料cs4pbbr6的發(fā)光性能圖，實線為激發(fā)光譜，虛線為發(fā)射光譜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實施例1

一種規(guī)?；焖僦苽溻}鈦礦半導(dǎo)體材料cs4pbbr6的方法，具體步驟如下：

如圖1所示，采用pbbr2、csbr、nh4br作為pbx2、ax和助溶劑，二甲基亞砜作為前驅(qū)體溶液，三氯甲烷作為抗溶劑，將1molpbbr2、4molcsbr溶于20l含有2molnh4br的二甲基亞砜溶液中，攪拌至溶液完全澄清，得到澄清液，隨后快速加入與澄清液等體積的三氯甲烷，同時攪拌，體系中生成白色中間過渡相沉淀，隨后離心分離，溶劑回收進(jìn)入下次循環(huán)生產(chǎn)，獲得的中間過渡相沉淀在60℃恒溫干燥1小時，得到黃綠色cs4pbbr6粉末，產(chǎn)率達(dá)到100%，量子產(chǎn)率達(dá)到90%。

圖2為實施例1的sem圖，可以看出材料粒度均勻，形貌好；圖3為圖2的放大圖，可以看出表面具有更加細(xì)小的納米顆粒，10?20納米，使得該材料具有量子點(diǎn)的性能，并有光子陷阱的結(jié)構(gòu)；圖4為實施例1的xrd圖，證實產(chǎn)物為高純度的cs4pbbr6，圖5為實施例1的發(fā)光性能圖，實線為激發(fā)光譜，虛線為發(fā)射光譜，顯示該材料具有寬的激發(fā)光范圍，大于520納米的光都能激發(fā)發(fā)出綠光。

實施例2

一種規(guī)模化快速制備鈣鈦礦半導(dǎo)體材料cs4pbbr6的方法，具體步驟如下：

如圖1所示，采用pbbr2、csbr、hbr作為pbx2、ax和助溶劑，二甲基亞砜作為前驅(qū)體溶液，三氯甲烷作為抗溶劑，將1molpbbr2、0.5molcsbr溶于5l含有2molhbr的二甲基亞砜溶液中，攪拌至溶液完全澄清，得到澄清液，隨后快速加入與澄清液等體積的三氯甲烷，同時攪拌，體系中生成白色沉淀，隨后離心分離，溶劑回收作為下次循環(huán)生產(chǎn)使用，獲得的白色沉淀在60℃恒溫1小時，得到黃綠色cs4pbbr6粉末和白色pbbr2粉末混合物，用二甲基亞砜除去pbbr2粉末，得到黃綠色的cs4pbbr6，產(chǎn)率為40%，量子產(chǎn)率達(dá)到30%。

實施例3

一種規(guī)模化快速制備鈣鈦礦cs4pbbr6的方法，具體步驟如下：

如圖1所示，采用pbbr2、csbr作為pbx2、ax，hbr作為助溶劑，以二甲基亞砜作為前驅(qū)體溶液，三氯甲烷作為抗溶劑，將1molpbbr2、10molcsbr溶于25l含有2molhbr的二甲基亞砜溶液中，攪拌至溶液完全澄清，得到澄清液，隨后快速加入與澄清液等體積的三氯甲烷，同時攪拌，體系中生成白色沉淀，隨后離心分離，溶劑回收作為下次循環(huán)生產(chǎn)使用，獲得的白色沉淀在60℃恒溫1小時，得到黃綠色cs4pbbr6和白色csbr的混合粉末，cs4pbbr6產(chǎn)率為20%，量子產(chǎn)率達(dá)到40%。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種規(guī)模化快速制備鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的方法，具體步驟為將PbX2、AX按照一定比例溶于或部分溶于前驅(qū)體溶劑中得前驅(qū)體溶液體系，接著加入助溶劑，得到澄清液，隨后再加入抗溶劑，快速攪拌反應(yīng)生成中間過渡相沉淀，然后將中間過渡相沉淀在常溫?100℃條件下干燥處理1?min?10?h后即得高純度的A4PbX6，其中A為Cs+、Ru+、甲胺陽離子、甲脒陽離子或其混合陽離子，X為鹵素離子；制備過程中用的抗溶劑以及前驅(qū)體溶劑、助溶劑等均可回收，在下次循環(huán)生產(chǎn)時繼續(xù)使用，整個制備過程的可循環(huán)無排放，實現(xiàn)了產(chǎn)品的高產(chǎn)率、規(guī)?；苽洌a(chǎn)物熒光量子產(chǎn)率高，成本低廉。

技術(shù)研發(fā)人員：劉節(jié)華;魏香鳳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.06
技術(shù)公布日：2017.07.11