碘化鉛基層狀類鈣鈦礦有機(jī)-無(wú)機(jī)雜合物的合成與表征.pdf

1、層狀類鈣鈦礦有機(jī)-無(wú)機(jī)雜合物兼具有機(jī)、無(wú)機(jī)組元的性能優(yōu)勢(shì)，并且可以實(shí)現(xiàn)分子水平的自組裝。層狀類鈣鈦礦有機(jī)-無(wú)機(jī)雜合物具有良好的光電性能，二維量子阱結(jié)構(gòu)帶來(lái)的量子限域效應(yīng)使得雜合物的激子結(jié)合能提高到幾百meV，在室溫下就具有強(qiáng)烈的電致發(fā)光和光致發(fā)光現(xiàn)象，可以應(yīng)用在光學(xué)器件中。但是，該類雜合物晶體結(jié)構(gòu)、激子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能之間的本質(zhì)聯(lián)系還不明確，尤其是多層雜合物合成困難，文獻(xiàn)報(bào)道少。因此，本文對(duì)含單及雙鈣鈦礦層的雜合物合成進(jìn)行研究，探索該類材

2、料的組成-結(jié)構(gòu)-能帶-性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　本文選擇[CnH2n+1NH3]2(CH3NH3)m-1PbnI3m+1(n=5-12，m=1,2)體系為研究對(duì)象，擬得到純相單層和雙層雜合物，系統(tǒng)地對(duì)合成工藝進(jìn)行了探索，總結(jié)直鏈烷胺中碳原子連續(xù)增加對(duì)雜合物結(jié)構(gòu)和性能影響的規(guī)律。
　　采用液相法合成單層雜合物，發(fā)現(xiàn)多種溶劑都可以得到層狀結(jié)構(gòu)良好的產(chǎn)物。合成雙層雜合物時(shí)均選擇乙醇和HI為最佳溶劑，加熱溫度為90℃，保溫2h。探索

3、投料比對(duì)雙層雜合物合成的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，烷銨鹽和 PbI2過量都不會(huì)起到推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行的作用，只有甲銨鹽過量到一定程度時(shí)，才會(huì)有效的抑制單層結(jié)構(gòu)生成得到純相雙層雜合物。
　　對(duì)單雙層雜合物產(chǎn)物進(jìn)行XRD分析，發(fā)現(xiàn)晶體均為(002l)晶面族的多級(jí)衍射，產(chǎn)物出現(xiàn)顯著的擇優(yōu)生長(zhǎng)，層狀結(jié)構(gòu)明顯，與SEM測(cè)試結(jié)果一致。層間距分析表明，雙層雜合物的層間距比單層產(chǎn)物多了一個(gè)[PbI6]2-八面體的高度，證明雙層雜合物的形成。直鏈烷胺中碳原子數(shù)目與層間

4、距呈現(xiàn)線性關(guān)系，而且每增加一個(gè)碳原子對(duì)雜合物層間距的貢獻(xiàn)是一樣的，表明有機(jī)元在空間的排列相似。熱分析結(jié)果顯示，雜合物受熱有機(jī)組分首先分解揮發(fā)，隨著碳鏈的增長(zhǎng)，雜合物的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，但是長(zhǎng)碳鏈(n>10)雜合物構(gòu)象不同熱穩(wěn)定性變差；增加無(wú)機(jī)層數(shù)，雜合物的熱穩(wěn)定性變差。從紫外-可見吸收光譜中了解雜合物的能帶結(jié)構(gòu)信息，結(jié)果顯示有機(jī)碳鏈的增長(zhǎng)對(duì)雜合物的帶隙影響非常小，只能起到微調(diào)的作用，而無(wú)機(jī)層數(shù)的變化對(duì)雜合物帶隙有較大影響，雙層雜合物的帶隙明