發(fā)布時(shí)間：2021-06-22 22:05

　　近年來(lái),以APbX3（A=有機(jī)陽(yáng)離子;X=鹵素）為代表的鉛基雜化鈣鈦礦材料（Pb-OHPs）的合成和性能研究已成為合成化學(xué)和材料科學(xué)的研究前沿和熱點(diǎn);此類材料雖具有突出的性能,但材料較差的水穩(wěn)定性與鉛的毒性始終是阻礙其進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題�；诖�,本論文選取低毒或無(wú)毒的銻、鉍鹵化物作為無(wú)機(jī)組分,疏水苯基吡啶衍生物做為有機(jī)組分,通過(guò)設(shè)計(jì)原位有機(jī)反應(yīng)對(duì)有機(jī)組分的疏水性進(jìn)行調(diào)控,合成了一系列水穩(wěn)定性不同的雜化鈣鈦礦半導(dǎo)體,結(jié)合理論計(jì)算總結(jié)了雜化材料穩(wěn)定性的調(diào)控合成規(guī)律,并對(duì)制備雜化材料的光電導(dǎo)性能進(jìn)行了充分研究,獲得結(jié)果如下:1.使用“無(wú)氫鍵”陽(yáng)離子合成了兩例具有一維結(jié)構(gòu)的無(wú)鉛雜化鈣鈦礦,分別為（1-甲基-4-苯基吡啶-1-鎓）BiI₄（Me4ppi-BiI₄）和（1-乙基-4-苯基吡啶-1-鎓）SbI₄（Et4ppi-SbI₄）,并對(duì)兩例化合物進(jìn)行了水穩(wěn)定性的研究。Me4ppi-Bi I4和Et4ppi-SbI4可以在75%的相對(duì)濕度下分別穩(wěn)定存在35天和3天,均比對(duì)應(yīng)的MA3M2I9型材料（MA=... 

【文章來(lái)源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

目前廣泛研究的無(wú)鉛雜化鈣鈦礦的分類

銻、鉍基雜化鈣鈦半導(dǎo)體的合成及性能研究21.1.1銻(Sb)基雜化鈣鈦礦半導(dǎo)體概述銻(Sb)位于元素周期表中鉛的右上角，其三價(jià)陽(yáng)離子具有與二價(jià)Pb2+相似的電子構(gòu)型。銻基的某些化合物已被研究并且即將用于人類利什曼病的治療藥物，并在適當(dāng)?shù)臈l件下證明了其低毒性[8-9]。因此，研究者們預(yù)計(jì)Sb有望成為鉛的無(wú)毒替代品。由于高氧化態(tài)(+3)，基于Sb3+的鹵化物具有低尺寸的晶體結(jié)構(gòu)，易于形成典型的A3Sb2X9分子構(gòu)型的化合物。Han[10]等人開發(fā)了基于(CH3NH3)3Sb2I9(MA3Sb2I9)微單晶(MSC)的高性能光電探測(cè)器。室溫下，MA3Sb2I9單晶呈現(xiàn)出六邊形的形狀，顏色為深紅色。如圖1.2所示，合成的MA3Sb2I9單晶長(zhǎng)約4mm，厚約1.5mm(圖1.2a)。MA3Sb2I9的晶格由金屬鹵化物八面體層組成，各層之間的空隙填充有MA+(圖1.2b，c)，結(jié)晶于P63/mmc空間群，單胞參數(shù)為a=b=0.854nm;c=2.152nm。使用Tauc方法計(jì)算的帶隙值為1.92eV，高于MAPbI3(1.5至1.6eV)。MA3Sb2I9單晶具有約1010cm-3的低陷阱態(tài)密度和高達(dá)3.0μm的長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度，表明其在光電應(yīng)用中具有巨大的潛力。但是，基于厘米單晶(CSC)的光電探測(cè)器由于電荷載流子收集效率低而顯示出低響應(yīng)度(在1個(gè)太陽(yáng)光照下為10-6A/W)。通過(guò)構(gòu)造具有有效電荷載流子收集能力的MSC光電探測(cè)器，可以將響應(yīng)度提高三個(gè)數(shù)量級(jí)(在1個(gè)陽(yáng)光照射下)，并在單色光(460nm)下達(dá)到40A/W。此外，MSC光電探測(cè)器表現(xiàn)出<1ms的快速響應(yīng)速度，上述性能足可與鉛基鈣鈦礦單晶光電探測(cè)器相媲美。圖1.2(a)制備的MA3Sb2I9(深紅色)和MA3Sb2Br9(淺黃色)單晶的照片;MA3Sb2I9鈣鈦礦單晶的晶胞(b)和晶體結(jié)構(gòu)(c);(d)MA3Sb2I9和MA3Sb2Br9的PXRD圖譜

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文3如圖1.3所示，Luo[11]等人通過(guò)陽(yáng)離子取代策略，設(shè)計(jì)了一種新的銻基雜化材料即叔丁基銨碘化銻二水合物，分子式為[tertbutylammonium]4[Sb4I16]·2H2O，它由角共享構(gòu)成的零維結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)骨架和有機(jī)叔丁基銨陽(yáng)離子組成。值得注意的是，該化合物表現(xiàn)出出色的光吸收能力，窄的光學(xué)帶隙約為2.06eV，密度泛函理論(DFT)的計(jì)算表明，無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)主導(dǎo)著其光學(xué)帶隙，該化合物具有正溫度依賴性的電導(dǎo)率和優(yōu)異的光電導(dǎo)響應(yīng)。此外，該化合物在環(huán)境條件下顯示出優(yōu)異相穩(wěn)定性，優(yōu)于MAPbI3。上述結(jié)果表明該化合物作為光電探測(cè)材料的潛力。圖1.3(a)Sb4I16無(wú)機(jī)框架;(b)無(wú)機(jī)組分和有機(jī)陽(yáng)離子之間的N–HI氫鍵圖1.4(MV)[SbI3Cl2]結(jié)晶于P4/mnc(a)與P4nc(b)的晶胞堆積圖;(c)MV2+的結(jié)構(gòu)示意圖;(d)相關(guān)無(wú)機(jī)基團(tuán)的結(jié)構(gòu)信息;(e)沿?zé)o機(jī)鏈方向的(MV)[SbI3Cl2]堆積圖;(f)(MV)[SbI3Cl2]垂直于c軸的3D視圖


本文編號(hào)：3243607