一种钙钛矿基微晶材料的制备工艺和应用的制作方法

本技术涉及微晶材料领域，尤其涉及一种钙钛矿基微晶材料及其制备工艺和应用。

背景技术：

1、钙钛矿基微晶材料作为一种新兴的半导体材料，近年来因其优异的光电性能而受到广泛关注。钙钛矿基微晶材料作为一种特殊的微晶材料，它们基于钙钛矿结构，具有独特的光电特性，使其成为许多应用领域的研究热点。钙钛矿基微晶材料因为其优异的性能，逐渐在太阳能电池、传感器、电子产品、测试仪器等领域获得了越来越多的应用。

2、但随着消费者对于太阳能电池、传感器、电子产品等领域的产品的性能需求的不断提高，对于钙钛矿基微晶材料的性能也随之提高。尽管钙钛矿基微晶材料具有许多优点，但仍存在一些需要解决的问题，例如，钙钛矿材料在长期光照、高温、湿度环境下的稳定性仍然不足，这对于实际应用是一个重大挑战；有机-无机杂化钙钛矿材料中的有机成分可能会导致材料分解，影响其稳定性和使用寿命；钙钛矿材料中的缺陷会导致能效损失，影响其光电性能等。

3、因此，为了有效解决上述问题，本技术提供了一种钙钛矿基微晶材料及其制备工艺，本技术制得的钙钛矿基微晶材料能够有效克服其材料中的内部缺陷，从而避免光电性能损失，且能够保证钙钛矿材料在长期光照、高温、湿度环境下具有优异的稳定性，并且在高湿度环境下依旧保持良好的自身特性，避免了分解现象，从而具有十分优异的应用价值。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术第一方面提供了一种钙钛矿基微晶材料的制备工艺，具体包括以下步骤：s1：将a位点料和b位点料分别加入至有机混合溶剂中，之后升温至110～140℃，以60～80rpm转速搅拌均匀，得到a位点料溶液和b位点料溶液；s2：分别在a位点料溶液和b位点料溶液中加入尺寸控制剂，且在a位点料溶液中加入硝酸铝搅拌完全，以及b位点料溶液中加入对苯二甲酸和氢氟酸，之后保持120～130℃将b位点料溶液滴加加入至a位点料溶液中，滴加时间为30～40min，之后60～80rpm搅拌保温反应；s3：待反应无颜色变化且静置后有明显沉淀生成时，自然冷却至室温，将产物离心过滤取出，乙醇循环洗涤2～3次，得到预处理粒子；s4：将预处理粒子与添加粒子，有机酸酐以及偶联剂混合加入至去离子水中，升温至60～65℃，保温反应2.5～3h后转入高温反应釜内，控制压力为2～2.2mpa，升温至190～210℃以120～160rpm转速搅拌保温反应16～19h，反应完成后自然冷却至60～70℃并加入三乙醇胺调节ph至9.5～10，加入正硅酸乙酯和异丙醇，保温反应2～3h，完成后将产物离心过滤，乙醇循环洗涤2～3次，70～80℃真空烘干，即得。

2、作为一种优选的方案，所述a位点料为csbr、rbbr、mai、fai中的至少一种。

3、作为一种优选的方案，所述a位点料为csbr或rbbr。

4、作为一种优选的方案，所述a位点料为csbr。

5、作为一种优选的方案，所述b位点料为pbbr2、snbr2、gebr4中的至少一种。

6、作为一种优选的方案，所述b位点料为pbbr2或snbr2。

7、作为一种优选的方案，所述b位点料为pbbr2。

8、作为一种优选的方案，所述a位点料和b位点料的质量比为(2.5～4)：(5～7)。

9、作为一种优选的方案，所述a位点料和b位点料的质量比为(2.5～3.5)：(5.5～6.5)。

10、作为一种优选的方案，所述有机混合溶剂为油胺和正辛胺的组合物。

11、作为一种优选的方案，所述油胺和正辛胺的质量比为(1.5～2.5)：(1～1.4)。

12、作为一种优选的方案，所述油胺和正辛胺的质量比为(1.6～2.2)：(1.2～1.4)。

13、作为一种优选的方案，所述尺寸控制剂为油酸。

14、作为一种优选的方案，所述a位点料和尺寸控制剂的质量比为(2.5～4)：(40～50)。

15、作为一种优选的方案，所述b位点料和尺寸控制剂的质量比为(5～7)：(40～50)。

16、作为一种优选的方案，所述a位点料和硝酸铝的质量比为(2.5～4)：(2～2.5)。

17、作为一种优选的方案，所述a位点料和硝酸铝的质量比为(2.5～3.5)：(2.1～2.3)。

18、作为一种优选的方案，所述b位点料，对苯二甲酸和氢氟酸的质量比为(5～7)：(3～3.8)：(12～20)。

19、作为一种优选的方案，所述b位点料，对苯二甲酸和氢氟酸的质量比为(5.5～6.5)：(3.2～3.4)：(14～16)。

20、作为一种优选的方案，所述预处理粒子的平均粒径为120～200nm。

21、本技术中通过对于硝酸铝和对苯二甲酸等原料的复配比例控制，成功在微晶材料的形成过程中控制加入了初期形成的框架粒子，且大幅提高其之间的结合力，进而有效提高了微晶材料的光照、高温、高湿环境下的稳定性，且有效减少了微晶缺陷的形成，避免了分解现象。本技术中加入的对苯二甲酸原料能够在微晶结合过程中，依靠在相同温度下的反应活性，优先形成具有初期结构的框架粒子，且框架粒子的形成能够成为微晶粒子形成的载体平台，且在形成的过程中通过开始的液体包覆效果形成微晶和框架粒子的半包裹结构，从而通过规整的框架粒子的结构大幅减少了微晶材料的自身缺陷性，并且通过后续的添加粒子的加入，形成更加具有稳定性的复合结构，且形成更长的电子通路，并且通过电子和空穴的聚集效应减少禁带举例，从而获得更佳优异的抗光性、且形成的框架粒子能够通过其平整表面形成更加优异的复合粒子低表面能结构，从而在高湿度环境下具有优异的抗湿性。

22、作为一种优选的方案，所述预处理粒子，添加粒子，有机酸酐和偶联剂的质量比为(3～4)：(0.6～1)：(0.3～0.5)：(0.1～0.15)。

23、作为一种优选的方案，所述预处理粒子，添加粒子，有机酸酐和偶联剂的质量比为(3.4～3.8)：(0.8～1)：(0.4～0.45)：(0.12～0.14)。

24、作为一种优选的方案，所述预处理粒子，正硅酸乙酯和异丙醇的质量比为(3～4)：(0.2～0.5)：(0.05～0.1)。

25、作为一种优选的方案，所述预处理粒子，正硅酸乙酯和异丙醇的质量比为(3.4～3.8)：(0.35～0.45)：(0.06～0.08)。

26、作为一种优选的方案，所述添加粒子为氧化锌、二氧化钛、二氧化锑中的任一种。

27、作为一种优选的方案，所述添加粒子为氧化锌或二氧化钛。

28、作为一种优选的方案，所述添加粒子的平均粒径为5～15nm。

29、作为一种优选的方案，所述有机酸酐为丁二酸酐或戊二酸酐。

30、作为一种优选的方案，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。

31、作为一种优选的方案，所述钙钛矿基微晶材料的平均粒径为460～580nm。

32、本技术中通过进一步地选择添加粒子以及对于其粒径的控制，大幅提高了制得钙钛矿基微晶材料的综合性能，且有效提高自身稳定性，改善缺陷。加入的小粒径的添加粒子(如二氧化钛和氧化锌)能够通过对于其表面的羧基化改性，大幅增加其与内部框架粒子的配位结合效果，从而稳定添加粒子在框架粒子表面的结合稳定性，且一定程度形成对于框架粒子的外部包裹，这种包裹效果能够进一步增加框架粒子对于微晶粒子的结合强度，进而在长期的使用过程中保持优异的结合力，且在水分子的侵入时通过框架粒子进行阻止，保持整体复合结构对于水分子的抗拒效果，获得良好的稳定性。

33、本技术第二方面提供了一种上述钙钛矿基微晶材料的制备工艺所制得的钙钛矿基微晶材料在太阳能电池、传感器、电子产品、光催化领域中的应用。

34、本技术具有的有益效果：

35、1、本技术中提供的一种钙钛矿基微晶材料，其能够有效克服其材料中的内部缺陷，从而避免光电性能损失，且能够保证钙钛矿材料在长期光照、高温、湿度环境下具有优异的稳定性，并且在高湿度环境下依旧保持良好的自身特性，避免了分解现象，从而具有十分优异的应用价值。

36、2、本技术中提供的一种钙钛矿基微晶材料，加入的对苯二甲酸原料能够在微晶结合过程中，依靠在相同温度下的反应活性，优先形成具有初期结构的框架粒子，且框架粒子的形成能够成为微晶粒子形成的载体平台，且在形成的过程中通过开始的液体包覆效果形成微晶和框架粒子的半包裹结构，从而通过规整的框架粒子的结构大幅减少了微晶材料的自身缺陷性，并且通过后续的添加粒子的加入，形成更加具有稳定性的复合结构，且形成更长的电子通路，并且通过电子和空穴的聚集效应减少禁带举例，从而获得更佳优异的抗光性、且形成的框架粒子能够通过其平整表面形成更加优异的复合粒子低表面能结构，从而在高湿度环境下具有优异的抗湿性。

37、3、本技术中提供的一种钙钛矿基微晶材料，通过选择添加粒子以及对于其粒径的控制，大幅提高了制得钙钛矿基微晶材料的综合性能，且有效提高自身稳定性，改善缺陷；加入的小粒径的添加粒子(如二氧化钛和氧化锌)能够通过对于其表面的羧基化改性，大幅增加其与内部框架粒子的配位结合效果，从而稳定添加粒子在框架粒子表面的结合稳定性，且一定程度形成对于框架粒子的外部包裹，这种包裹效果能够进一步增加框架粒子对于微晶粒子的结合强度，进而在长期的使用过程中保持优异的结合力，且在水分子的侵入时通过框架粒子进行阻止，保持整体复合结构对于水分子的抗拒效果，获得良好的稳定性。