阅读说明：本技术 一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料及合成和应用 (Two-dimensional silver bismuth halide double perovskite material and synthesis and application thereof ) 是由 韩克利 程鹏飞 赵文远 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料,其步骤包括将溴化苯乙胺、含银化合物、含铋化合物加入到氢溴酸的水溶液中,混合物在氮气保护下100℃～120℃搅拌3～5h；反应结束后,冷却至室温,快速抽滤,将得到的晶体放入真空烘箱中60℃～80℃保持18～24h。本发明制备方法简单,得到的二维钙钛矿环保无毒且非常稳定,在光伏领域具有良好的应用前景。(The invention discloses a two-dimensional silver bismuth halide double perovskite material which comprises the steps of adding phenylethylamine bromide, a silver-containing compound and a bismuth-containing compound into an aqueous solution of hydrobromic acid, and stirring the mixture for 3-5 hours at 100-120 ℃ under the protection of nitrogen; and after the reaction is finished, cooling to room temperature, quickly performing suction filtration, and putting the obtained crystal into a vacuum oven to be kept at 60-80 ℃ for 18-24 h. The preparation method is simple, and the obtained two-dimensional perovskite is environment-friendly, non-toxic and very stable, and has good application prospect in the photovoltaic field.)

一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料及合成和应用

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种新型太阳能电池材料及合成和应用。

背景技术

二维有机-无机杂化钙钛矿材料具有独特的光电性质和优异的稳定性，已成为材料领域的研究热点。虽然已经报道了数百种二维有机-无机杂化钙钛矿材料，但大多数是基于有限数量的二价阳离子，如Pb²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Cr²⁺、Sn²⁺、Cd²⁺等。相比之下，双钙钛矿含有两种不同金属阳离子的有序排列，可以容纳更多不同的金属和氧化态，有助于扩展二维钙钛矿材料的范围，但目前关于二维卤化物双钙钛矿材料的报道还很少见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料及其制备方法，该材料制备简单，环保无毒，光电性能优异，有望用于太阳能电池等光电器件。

一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料，其中，所述二维银铋卤化物双钙钛矿材料的化学式为(PEA)₄AgBiBr₈，PEA为苯乙胺(C₆H₅CH₂CH₂NH₂)，该二维钙钛矿结构是由有机的苯乙胺层和无机的溴化银/溴化铋混合层依次交替组成，层与层之间由范德华力连接，层间距为1.64nm。

所述二维银铋卤化物双钙钛矿材料的制备方法如下：

按所需计量比将溴化苯乙胺、含银化合物、含铋合物加入到氢溴酸溶液中，混合物在氮气保护下100℃～120℃加热搅拌3～5h，得到金黄色透亮溶液。反应结束后，冷却至室温，抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中60℃～80℃保持18～24h。用能量色散X射线能谱仪检测产物的成分可知，其中银铋原子比为1:1。

所述的二维银铋卤化物双钙钛矿材料的合成方法，其中，在制备过程中所用的含银化合物为碘化银、溴化银或碳酸银中的一种或二种以上。

所述的二维银铋卤化物双钙钛矿材料的合成方法，其中，在制备过程中所用的含铋化合物为碘化铋、溴化铋或氧化铋中的一种或二种以上。

所述的二维银铋卤化物双钙钛矿材料的合成方法，其中，在制备过程中：每合成1mmol(PEA)₄AgBiBr₈需要15～20ml 48wt.％氢溴酸水溶液。

所述的二维银铋卤化物双钙钛矿材料的光学带隙，经固体-紫外吸收光谱检测为2.61eV，可作为吸光材料适合用于太阳能电池吸光层中。

所述的二维银铋卤化物双钙钛矿材料经X射线衍射检测其晶体结构保持不变，可以在空气中稳定超过一年。

有益效果：

本发明制备方法简单，得到的二维钙钛矿环保无毒且非常稳定，在光伏领域具有良好的应用前景。

本发明提供一种环保无毒的二维银铋卤化物双钙钛矿材料，该材料具有合适的吸收光谱范围和优异的稳定性，具有很好的光电应用前景。

附图说明

图1为本发明一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料的粉末XRD衍射谱图以及单晶的扫描电子显微镜图像。

图2为本发明一种二维银铋卤化物双钙钛矿材料的紫外-可见吸收光谱。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施案例对本发明做进一步描述：

实施例1

将808.4mg溴化苯乙胺、187.6mg溴化银和233.0mg氧化铋加入到15ml氢溴酸(48wt.％)水溶液中，混合物在氮气保护下100℃搅拌5h。反应结束后冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中70℃保持24h。

经粉末XRD衍射测试和扫描电子显微镜观察，如图1所示，获得的二维银铋卤化物双钙钛矿材料结晶度高，具有明显的层状结构。该二维钙钛矿结构是由有机的苯乙胺层和无机的溴化银/溴化铋混合层交替组成，层与层之间由范德华力连接，层间距为1.64nm，有机层厚度1.03nm，无机层厚度0.61nm。

实施列2

将808.4mg溴化苯乙胺、275.8mg碳酸银和448.7mg溴化铋加入到20ml氢溴酸(48wt.％)水溶液中，混合物在氮气保护下120℃搅拌4h。反应结束后冷却至室温，快速抽滤，将得到的晶体放入真空烘箱中80℃保持20h。

经紫外-可见吸收测试(文献1：Cheng P F,Wu T,Han K L,et al.(C₆H₅C₂H₄NH₃)₂GeI₄:A Layered Two-Dimensional Perovskite with Potential for PhotovoltaicApplications[J].J.Phys.Chem.Lett.2017,8,4402-4406。)，如图2所示，获得的二维银铋卤化物双钙钛矿材料在可见光范围内具有一定宽度的吸收光谱。

以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。