季铵盐调控双钙钛矿结构的合成及性质研究

作     者：杜文晴 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏振宏

授予年度：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：有机无机杂化 稀土双钙钛矿 相变材料 光致发光 

摘      要：有机-无机杂化钙钛矿具有出色的光学和电学性能,因此已成为低成本光电的基础材料,具有巨大的潜力。又因其优异的半导体特性而在光电器件的应用中引起了极大的关注。所以设计合成具有半导体特性且有发光性能的钙钛矿具有很大的应用前景。本论文中,设计了三种类型的杂化稀土双钙钛矿,同时在维持双钙钛矿框架基本结构不变的前提下,研究了季铵盐有机阳离子通过不同基团不同位置的取代进而对双钙钛矿结构的调控,进行了下面一系列的有机化合物的合成,探究不同的基团取代位置对结构及其性能的影响。 为此共合成了12种稀土杂化双钙钛矿材料[Me2NEt CH2Cl]2Rb Eu（NO3）6（1）,[Me2NEt CH2Cl]2Rb Sm（NO3）6（2）,[Me3NCH2CH2Br]2Rb Eu（NO3）6（3）,[Me3NCH2CH2Br]2Cs Sm（NO3）6（4）,[Me3NCH2CH2Cl]2Rb Eu（NO3）6（5）,[Me3NCH2CH2Cl]2Rb Ce（NO3）6（6）,[Me3NCH2CH2Cl]2Rb Sm（NO3）6（7）,[Me2NEt CH（CH3）2]2Rb La（NO3）6（8）,[Me2NEt CH（CH3）2]2Rb Ce（NO3）6（9）,[Me2NEt CH（CH3）2]2Cs Sm（NO3）6（10）,[Me2N（CH2）3CHOH]2Rb La（NO3）6（11）和[Me2NCH（CH3）2CH2OH]2Rb La（NO3）6（12）。并分别进行了相变、紫外、红外、单晶结构、荧光光谱等性质的分析。 化合物均为三维有机-无机杂化,稀土双钙钛矿其通式均为A2BIBIIIX6。化合物1～7均为一级相变材料且都属于间接允许跃迁,均为宽带隙化合物。同时得出化合物的光学性质主要由其阳离子结构决定。其中化合物1、3、5在紫外灯的照射下可发出红色光芒。化合物8～10均为高温一级相变,属于间接允许跃迁,光学带隙值均较大分别为3.31 e V、3.46 e V和3.44 e V,都为宽带隙化合物。化合物11有一对一级可逆相变,而化合物12没有相变。紫外可见光谱说明化合物11～12都是属于间接允许跃迁,为间接带隙半导体。