对一种金属-有机钙钛矿热膨胀机制的研究
作者单位：华中科技大学物理学院 湖北第二师范学院物理与机电工程学院
会议名称：《中国化学会第九届全国无机化学学术会议》
会议日期：2015年
学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学]
摘 要：金属–有机骨架化合物[C（NH2）3][Mn（HCOO）3],1,是由Mn（Ⅱ）金属离子、胍离子和甲酸组装得到的具有ABX3型钙钛矿结构的新型凝聚态材料[1,2]。材料1属于正交晶系,空间群为Pnna。结构中每个Mn O6八面体和六个相邻的八面体通过HCOO-相连接,形成[Mn（HCOO）3]-的阴离子骨架结构,[C（NH2）3]+阳离子填充在骨架中间,[C（NH2）3]+和[Mn（HCOO）3]-骨架通过六个桥连型氢键连接。整个结构类似ABX3型钙钛矿,A、B和X分别是[C（NH2）3]+、Mn2+和HCOO-（图1a）。变温单晶X-射线衍射实验结果揭示材料1的c轴表现出较强的负热膨胀性质。材料1的结构可以用图1b所示的hinge-strut模型来简化,其中锰离子和甲酸根分别可以抽象成hinge和strut。通过对不同温度下材料的晶体结构进行分析,发现hinge-strut结构中的θ角随着温度的上升逐渐增大,而φ角则逐渐减小（图1c）,这导致c轴的长度随温度的增加而减小。计算[3]表明c轴的负热膨胀系数达-12.01MK-1,a和b轴的热膨胀系数分别为44.19和28.54 MK-1。