有机—无机（Ⅳ/ⅤA族）杂化钙钛矿化合物的合成、结构及性质研究

发布时间：2021-10-10 01:59

　　随着科技的不断进步,工业的智能化、集成化对于材料应用的要求越来越高,性能优良的多功能材料也随之出现。杂化钙钛矿材料逐渐成为了重要的新型功能材料之一,并因为在声、光、电、磁等多方面所展现出的优良特性,使其成为当前研究的热点。本文根据相关文献理论基础合成了7个杂化钙钛矿化合物,通过介电测试、X-射线单晶衍射、差示量热扫描（DSC）、紫外吸收、荧光、非线性光学效应（SHG）等多种测试分析手段,对化合物的结构及性能进行研究。本论文主要内容如下:1、发现并合成了三个二维杂化化合物（1-3）。使用单晶衍射测试化合物的高温相与低温相结构并揭示化合物的相变机制,结果表明通过Cl、Br、I取代,化合物的相变温度和晶体结构都可以得到很好的调节。同时,随着卤素原子Cl、B r、I的替换,其光学带隙、荧光性能和介电性能也表现出良好的特性,并通过第一性原理模拟阐明了其微观机理。2、以三氯化锑为无机骨架基础,分别选取四氢噻唑、硫代吗啉为有机配体,合成得到两个杂化化合物（4-5）。通过介电测试仪、DSC、单晶衍射、粉末X-射线衍射仪（P-XRD）、热重等对材料的相变、晶体结构、纯度以及稳定性等性质进行表征。结果表明... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

三维杂化钙钛矿型化合物结构图

第一章绪论2图1.1三维杂化钙钛矿型化合物结构图阴离子为扭曲的八面体。无机阴离子通过卤素以共顶点的方式排列，在三维空间中形成网状结构。A位上的有机胺质子化后形成阳离子填充在无机框架之中，并且通过N原子与无机阴离子上的卤素原子形成氢键连接。受空间位阻的影响，要想形成三维ABX3型结构，这就对于A位有机胺阳离子在尺寸大小上有一定的要求，一般来说较小分子的胺更容易作为A位，如甲胺、甲咪等小分子胺。由于三维杂化钙钛矿独特的空间框架结构，这为有机胺阳离子的运动提供了空间，使得化合物更易产生结构相变，因此三维杂化钙钛矿化合物也成为科学家们研究的热点。1.1.2.2二维结构事实上，低维的杂化钙钛矿化合物可以看做是三维杂化钙钛矿化合物的衍生物，在三维结构中，当A位的有机胺阳离子体积变大，超出了阴离子八面体围成的空隙，三维无机框架不足以容纳大分子的有机胺阳离子时立方结构变形。三维空间中，无机八面体有一个方向上的卤素不能继续共用顶点，无机八面体之间的距离变大，只能沿着平面无限延伸，形成平面二维结构，而A位的有机胺阳离子排列在无机八面体层之间。二维杂化钙钛矿材料的结构如图1.2所示[9]。图1.2二维杂化钙钛矿化合物结构图

第一章绪论3二维杂化钙钛矿结构的表达式可以用ABX4表示,其中A位为有机胺，这里的有机胺可以是一元胺也可以是二元胺，其结构差别在于当有机胺为一元胺时，结构中有机层的排列为双层排列，且此时有机层的连接方式还与有机胺的形状有关，当有机胺为脂肪胺时，有机层之间受范德华力作用影响，当有机胺为芳香胺时，有机层之间的连接除了范德华力作用外还有π-π共轭作用；当有机胺为二元胺时，结构中的有机层为单层排列。B位为+2价的金属元素，一般与卤素等原子反应配位形成[BX4]2-阴离子八面体。有机胺与无机阴离子之间通过形成氢键连接。与三维杂化钙钛矿结构大小固定的框架相比，二维结构相邻两无机层之间的距离会跟随有机胺阳离子体积的大小差异而改变，种类繁多的有机胺使得二维杂化钙钛矿结构存在多样性与灵活性，在功能上也表现出很多优异的性能。1.1.2.3一维和零维结构图1.3(a)一维和(b)零维杂化钙钛矿化合物结构图一维和零维的结构如图1.3所示[10-11]，在一维结构中，无机八面体之间通过卤素侨联，以共顶点或共边的方式向空间无限延伸，形成一条Z字形的长链，有机胺通过N原子与无机骨架上的卤素原子形成氢键连接，并且有序穿插在一维无机链的两侧。在零维结构中，无机八面体之间则独立存在，不再通过卤素原子连接，而是通过与有机胺阳离子形成氢键连接。在一维和零维结构中，无机骨架之间的距离加大，有机胺分子有了更广阔的运动空间，这有助于化合物发生结构相变。1.2相变1.2.1相变的定义固态物质有不同的相，每一种相的化学成分、物理状态都是相同的。当外在温度、压力等环境发生改变，物质的不同相之间发生结构变化。在相变过程中或


本文编号：3427421