層狀類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)有機(jī)-無機(jī)雜合物(R-NH3)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1(n=1,2)的合成及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、層狀類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)有機(jī)-無機(jī)雜合物是一種由有機(jī)組元和無機(jī)組元在分子尺度上復(fù)合而成的新型材料，具有天然的量子阱結(jié)構(gòu)。它的出現(xiàn)使材料在分子水平上可兼具有機(jī)材料和無機(jī)材料性能優(yōu)勢(shì)成為可能，為深入研究材料的結(jié)構(gòu)形成規(guī)律以及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系提供了前所未有的機(jī)遇。
　　 但是，目前所合成出來的雜合物，由于在結(jié)構(gòu)和性能上(如載流子遷移率等)還不能達(dá)到實(shí)際器件應(yīng)用的要求，很大程度上限制了雜合物的發(fā)展。而在雜合物的量子阱結(jié)構(gòu)中，激子被限定在二維

2、無機(jī)鈣鈦礦層中運(yùn)動(dòng)，因此預(yù)測(cè)無機(jī)鈣鈦礦層的結(jié)構(gòu)將在很大程度上影響量子阱結(jié)構(gòu)中能帶的帶隙，從而影響材料的性能(如電導(dǎo)性能和發(fā)光性能)。因此系統(tǒng)地研究單層及多層層狀類鈣鈦礦有機(jī)-無機(jī)雜合物的結(jié)構(gòu)及形成規(guī)律，對(duì)獲得該類材料的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系有著重要的意義。
　　 本文選擇雜合物(R-NH3)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1(n=1，2)作為研究對(duì)象，分別選擇正丁胺、β-苯乙胺及十二胺作為有機(jī)元，成功合成出單鈣鈦礦層結(jié)

3、構(gòu)和雙鈣鈦礦層結(jié)構(gòu)的PbI2基雜合物，系統(tǒng)地對(duì)其合成條件進(jìn)行了研究。
　　 用常溫下的X射線衍射譜，掃描電鏡，傅立葉變換紅外光譜，差熱分析和紫外-可見光譜對(duì)合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，各產(chǎn)物的XRD在(002l)晶面方向具有高度的擇優(yōu)性，顯示出典型的層狀結(jié)構(gòu)特性，雜合物的層間距隨有機(jī)鏈長(zhǎng)的增加而增加且計(jì)算所得的雙鈣鈦礦層結(jié)構(gòu)與單鈣鈦礦層結(jié)構(gòu)的層間距差與一個(gè)[PbI6]八面體的理論高度相符。紅外光譜中有各產(chǎn)物理

4、論結(jié)構(gòu)中的特征基團(tuán)和化學(xué)鍵的吸收峰出現(xiàn)，支持產(chǎn)物的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)。產(chǎn)物的TG-DSC曲線顯示其熱分解過程較為復(fù)雜，有機(jī)物的實(shí)際失重與理論失重相差不大，從TG曲線得到的熱分解溫度顯示產(chǎn)物的分解溫度與有機(jī)元的體系有很大關(guān)系。從產(chǎn)物的紫外-可見光譜則可看出，產(chǎn)物中無機(jī)鈣鈦礦的層數(shù)對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的帶隙有很直接的影響，雙鈣鈦礦層結(jié)構(gòu)的帶隙明顯小于單鈣鈦礦層，而有機(jī)元對(duì)帶隙的影響則不大，與正丁胺體系和十二胺體系相比，苯乙胺體系的產(chǎn)物帶隙稍小，說明有機(jī)元中苯環(huán)