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MnX_2、PbX_2体系有机—无机类钙钛矿材料的制备与结构

殷少飞  
【摘要】:层状类钙钛矿有机-无机分子组装材料在分子水平上结合了有机组分和无机组分的有益特性,有机组元在组装体系中实现结构可变性、机械可塑性、较大的极性、易加工性以及良好的发光性能等;无机组元可以为体系提供良好的电子学特性(可以将材料设计成导体、半导体或绝缘体)、磁学性、机械稳定性、热稳定性等。如果两种组元的性质特征在组装材料中得到充分发挥,将使其具有一些独特的性质和功能。本论文以Mn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)体系为主要研究对象,分别从无机类钙钛矿层为单层及多层的粉晶制备、薄膜制备工艺来阐述层状类钙钛矿有机-无机复合材料,对材料的结构及各组分变换对结构的影响进行了分析。另外利用PbI_2强的配位特性制备了新型配合物。 所制得样品的粉晶XRD表征表明合成产物具有层状晶体结构,X射线衍射峰除了出现(002ι)系列外,基本无其它方向衍射峰。有机胺的卤盐(CH_3NH_2·HX除外)具有与有机-无机层状类钙钛矿材料类似的沿(002ι)方向择优生长的趋势,在对于形成最终的复合层状类钙钛矿材料沿(002ι)方向定向生长中起到了重要的模板作用。 无机类钙钛矿层为多层的制备过程中由于反应速率过快且难于在瞬间保证溶液中各组分混合均匀而导致难于获得无机钙钛矿层数单一结构的目标物相。(C_(12)H_(25)NH_3)_2CH_3NH_3Pb_2I_7和(C_(12)H_(25)NH_3)_2KPb_2I_7粉晶XRD表明A'位阳离子的变换对层间距的影响很小。 利用旋涂法在石英基片上制备了(C_nH_(2n)+_1NH_3)_2PbI_4(n=6,8,10,12)薄膜,XRD结果显示制备的薄膜具有高度取向性,在相同的旋涂工艺条件下制备的薄膜的质量随着n的增大而变高。UV-Vis吸收谱表明激子吸收与无机层的带隙关联性较大,PL谱表明价带形成于由Pb(6s)轨道和I(5p)轨道杂化形成,而导带主要源于Pb(6p)轨道。荧光发射主要源于无机层内的电子传输。 PbI_2体系与某些溶剂存在较强的配位趋势,利用这一特点制备了一种新颖的配合物材料{[(PbI_2),(DMF)_2]·H_2O})_n。


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