刘瑶, 邓正涛

高等学校化学学报 2021, 42 (12): 3774-3782. DOI:10.7503/cjcu20210358

摘要（1737）

HTML （41）

PDF（pc）（2075KB）（424）

铅卤钙钛矿材料由于其优异的光电性质而受到了广泛关注. 但是，材料中铅的毒性问题极大地阻碍了其大规模应用. 因此，寻找与铅卤钙钛矿具有相似光电性质的非铅卤化物钙钛矿材料十分重要. 其中, 锡基卤化物钙钛矿被认为是铅基钙钛矿材料最佳的替代材料之一. 本文通过简便的反溶剂方法, 合成了一系列新型二维(RNH₃)₂SnX₄(R为烷基链, X=Br^-, I^-)钙钛矿材料. 研究结果表明, 所合成的材料具有优异的荧光发射性质, 发光量子效率高达98.5%，比三维ASnX₃[A=Cs⁺, 甲胺(MA⁺), 甲脒(FA⁺)等]型钙钛矿表现出更好的稳定性. 本文所采用的合成方法简单易行, 有利于实现金属卤化物钙钛矿材料的大规模合成及在固态照明器件和显示器件领域的工业应用.

Fig.3 Scanning electron microscopy images of C4(A₁―A₃), C8(B₁―B₃) and energy?dispersive X?ray spectroscopy mapping images of C4(C₁―C₃) and C8(D₁―D₃)
（C₁， D₁） N；（C₂， D₂） Sn；（C₃， D₃） Br.

采用FTIR对样品的分子结构进行了表征，图1（B）和（C）分别为C4、 C8与所有反应原料的FTIR谱图，其中位于1000~1750 cm-1和2750~3000 cm-1的所有特征峰都归属于基本的胺链结构［18］. 可以看到，反应后丁胺溴和辛胺溴的N—H（—NH₃+）伸缩振动峰位置发生了明显改变，分别由3438 cm-1和3370 cm-1移动至3110 cm-1（C4）和3112 cm-1（C8），这是由于反应后—NH₃+与［SnBr₆］4-进行了连接（图中红色虚线圆标记）. 其它对应的特征峰如下： C—H的对称伸缩振动峰： 2861和2925 cm-1； N—H的弯曲振动峰： 1579 cm-1； C—N的伸缩振动峰： 1097 cm-1； —CH₃弯曲振动峰： 1477 cm-1. 综合FTIR图谱分析，可以初步判定丁胺阳离子和辛胺阳离子是（RNH₃）₂SnBr₄钙钛矿的主要有机成分.

图3（A₁）~（A₃）和（B₁）~（B₃）分别为C4和C8的SEM照片. 可以观察到两者均具有2D层状结构，与XRD实验结果相吻合. 其中C4和C8的形貌有所差异， C4的表面呈带状或者分支状，而C8的表面更为规整. 通过EDS研究样品的元素分布情况，结果表明， N， Sn， Br元素在C4和C8样品中呈现均匀的分布［图3（C₁）~（C₃）和（D₁）~（D₃）］.