本發(fā)明屬于單光子及光電子器件用納米材料，具體涉及一種基于室溫原位自組裝制備鈣鈦礦納米線的方法。

背景技術(shù)：

1、低維半導(dǎo)體鈣鈦礦納米材料是一種具有優(yōu)異光學(xué)特性的新型納米發(fā)光材料，例如高的熒光量子效率、發(fā)射光譜可以在可見光譜范圍和近紅外光譜范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。同時，由于鈣鈦礦納米晶體具有窄的發(fā)射光譜，可以產(chǎn)生高色純度的熒光發(fā)射。這對于顯示技術(shù)和照明應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)樗梢詽M足色彩飽和度高和色純度高的實(shí)際應(yīng)用需求。此外，鈣鈦礦納米晶體通過溶液法合成且具有可溶液加工性，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行表面態(tài)修飾與鈍化，以改變其在各類溶液中的分散性和光學(xué)性能穩(wěn)定性。這使得它們可以方便地集成到不同的基質(zhì)材料中，如聚合物材料、金屬氧化物溶膠和玻璃等。因此，鈣鈦礦納米晶在照明、顯示背光源、傳感和生物熒光標(biāo)記等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。由于其優(yōu)異的發(fā)光色純度和熒光量子效率，是高性能發(fā)光器件的重要候選熒光材料。

2、目前，全無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶體的制備方法主要有熱注入法與室溫過飽和重結(jié)晶法。熱注入法需要較高的溫度環(huán)境，整個制備過程需要通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，所需制備成本較高、操作難度較大，不利于批量化生產(chǎn)制備。室溫過飽和重結(jié)晶法是通過將鈣鈦礦前驅(qū)體溶液加入不良溶劑，在長碳鏈有機(jī)配體的輔助下形成鈣鈦礦量子點(diǎn)、納米線或納米片，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦納米材料的各向同性或各向異性生長。通過改變前驅(qū)體溶液中鹵族元素的種類及配比，在室溫下可實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦納米材料發(fā)光波長的精準(zhǔn)調(diào)控。同時，室溫制備鈣鈦礦納米晶的方法可以實(shí)現(xiàn)對納米材料的尺寸、形狀和厚度的高度可控，以滿足不同實(shí)際應(yīng)用需求。此外，室溫制備的鈣鈦礦納米晶通常具有較高的結(jié)晶質(zhì)量和結(jié)構(gòu)一致性。相比熱法合成的納米晶體，室溫制備的鈣鈦礦納米晶可以避免高溫下的晶格缺陷和形貌不均勻等問題，從而獲得更高質(zhì)量的鈣鈦礦納米晶體。因此，這種室溫制備過程相對簡便，不需要復(fù)雜的高溫或惰性氣體合成條件，更易于大規(guī)模實(shí)施。

3、需要注意的是，盡管室溫制備的鈣鈦礦納米晶具有上述優(yōu)勢，但仍然存在一些挑戰(zhàn)，例如鈣鈦礦納米晶體的晶體結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能穩(wěn)定性差、尺寸均一性差和熒光量子產(chǎn)率較低等。特別地，室溫下制備的鈣鈦礦納米晶在溶液中容易發(fā)生再生長現(xiàn)象，特別是造成納米晶厚度不可控的增加，使得納米晶形貌及其發(fā)光性質(zhì)發(fā)生不可控的變化，限制了其在光電子器件領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用需求。因此，仍然需要進(jìn)一步的優(yōu)化室溫制備方案來解決上述問題，以充分彰顯室溫制備高質(zhì)量鈣鈦礦熒光納米晶體的優(yōu)勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題：

2、本技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決了目前室溫下溶液中鈣鈦礦納米晶體再次生長帶來的光學(xué)性質(zhì)不確定性等技術(shù)問題，提供了一種基于室溫原位自組裝制備鈣鈦礦納米線的方法，既能在室溫下通過自組裝方式使得小尺寸鈣鈦礦納米晶定向生長成高質(zhì)量納米線，又能夠滿足具有一維納米線優(yōu)異光學(xué)性能及穩(wěn)定性。

3、技術(shù)方案：

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

5、一種基于室溫原位自組裝制備鈣鈦礦納米線的方法，具體包括如下步驟：

6、第一步，制備前驅(qū)體溶液：按質(zhì)量體積比取200-500mg溴化銫溶于3ml去離子水得溶液a；按質(zhì)量體積比取400-700mg溴化鉛溶于3mln,n二甲基甲酰胺dmf得溶液b，溶液a與溶液b中物質(zhì)經(jīng)40khz的頻率超聲分散處理，均勻溶解得前驅(qū)體溶液；

7、第二步，制備鈣鈦礦cspbbr3納米晶原溶液：按體積比取10-30ml正己烷加入取樣瓶，加入1-3ml油酸和0.1-0.5ml油胺，室溫下磁力攪拌均勻得混合溶液；然后按體積比分別取0.5ml溶液a與0.5ml溶液b逐滴加入取樣瓶混合溶液，再加入1-8ml丙酮溶液，室溫下以1500轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌5-20min得鈣鈦礦反應(yīng)溶液；最后，將鈣鈦礦反應(yīng)溶液以6000轉(zhuǎn)/分鐘速率離心處理制得鈣鈦礦cspbbr3納米晶原溶液；

8、第三步，鈣鈦礦cspbbr3納米線原位自組裝生長：取鈣鈦礦cspbbr3納米晶原溶液上清液5ml，并加入1-10ml正己烷溶液稀釋；由于溶液中油胺和油酸配體濃度降低至30％-80％濃度范圍，稀釋后的小尺寸鈣鈦礦納米晶在室溫下通過前驅(qū)體在其邊緣自組裝生長的方法，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦納米線長度定向增加，納米線的截面尺寸基本保持不變；納米線會隨著反應(yīng)時間的增加可生長到微米量級；最終納米線樣品長度可通過控制熟化反應(yīng)時間進(jìn)行調(diào)控。

9、進(jìn)一步地，所述第一步中取384mg溴化銫溶于3ml去離子水得溶液a。

10、進(jìn)一步地，所述第一步中取660mg溴化鉛溶于3mln,n二甲基甲酰胺dmf得溶液b。

11、進(jìn)一步地，所述第二步中取20ml正己烷加入取樣瓶，加入2ml油酸和0.25ml油胺，室溫下磁力攪拌均勻。

12、進(jìn)一步地，所述第二步中分別取0.5ml溶液a與0.5ml溶液b逐滴加入取樣瓶混合溶液，再加入1-8ml丙酮溶液，室溫下以1500轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌10min。

13、進(jìn)一步地，所述第三步中取鈣鈦礦cspbbr3納米晶原溶液上清液5ml，并加入5ml正己烷溶液稀釋，使溶液中油胺和油酸配體濃度降低至原溶液濃度的50％。

14、原理解釋：通過室溫原位自組裝實(shí)現(xiàn)小尺寸鈣鈦礦納米晶定向緩慢生長成為半導(dǎo)體鈣鈦礦

15、cspbbr3納米線，得到高質(zhì)量的鈣鈦礦納米線發(fā)光材料，所獲得的高性能鈣鈦礦納米線發(fā)光材料能夠達(dá)到微米量級且長度可控，使得所制備的鈣鈦礦納米線的光學(xué)性能好、穩(wěn)定性高、易大批量制備以及低成本獲取，為促進(jìn)上述高質(zhì)量鈣鈦礦納米線發(fā)光材料在單光子源等光電子器件中的應(yīng)用奠定材料基礎(chǔ)，有利于推動基于鈣鈦礦納米線光電子器件的發(fā)展與應(yīng)用。

16、有益效果：

17、本技術(shù)提供了一種基于室溫原位自組裝制備鈣鈦礦納米線的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備以下

18、有益效果：

19、1.本技術(shù)提出的室溫原位自組裝制備鈣鈦礦納米線的方法具有良好的光學(xué)性能可控性，鈣鈦礦納米晶種子在保持原有量子限域效應(yīng)的同時實(shí)現(xiàn)了一維的橫向定向生長，所制得納米線的熒光峰位及半高寬與納米晶種子相比幾乎保持不變；

20、2.本技術(shù)適量的丙酮破乳劑使得鈣鈦礦前驅(qū)體形成尺寸可控的鈣鈦礦納米晶種子，同時適當(dāng)?shù)呐潴w濃度實(shí)現(xiàn)了納米晶種子厚度原子級精度控制，獲得了發(fā)光波長可調(diào)的窄線寬鈣鈦礦納米線發(fā)光材料；

21、3.本技術(shù)加入正己烷稀釋鈣鈦礦納米晶原溶液中的配體濃度，實(shí)現(xiàn)溶液中的前驅(qū)體在室溫下沿著小尺寸鈣鈦礦納米晶種子邊緣定向自組裝生長，進(jìn)而得到一維鈣鈦礦納米線材料，并且納米線的橫截面尺寸不變，依然具有強(qiáng)的量子限域效應(yīng)，即最終所得鈣鈦礦納米線的熒光峰位保持不變，并且發(fā)光峰半高寬依然保持窄帶發(fā)射特性；

22、4.本技術(shù)室溫下鈣鈦礦納米線緩慢定向生長過程有利于提高低維度納米線晶體的結(jié)晶質(zhì)量，并且長的納米線結(jié)構(gòu)降低了低維納米材料的表面原子占比，有利于提高鈣鈦礦納米線的光學(xué)性能及其穩(wěn)定性；

23、5.本技術(shù)制備的微米級鈣鈦礦納米線有效提高了鈣鈦礦納米晶體的結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定性，為解決小尺寸納米晶體面臨的穩(wěn)定性難題提供了新的探索方向。該方法不僅具有合成簡便、材料性能易控制、成本低等優(yōu)勢，并且能夠?qū)崿F(xiàn)均一化微米級鈣鈦礦納米線的批量化制備，從而為鈣鈦礦納米線單光子器件研發(fā)與應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的材料制備技術(shù)基礎(chǔ)。