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反溶剂法快速合成高效发光二维锡卤钙钛矿材料
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 HTML41 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.



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Fig.8 PXRD patterns of C8?6Br/I and C8?4Br/I and SEM images of C8?6Br/I(B1, B2) and C8?4Br/I(C1, C2)
正文中引用本图/表的段落
图8(A)为C8-6Br/I和C8-4Br/I的XRD谱图. 与C8一样, 二者也具有规律的周期性衍射峰, 符合2D钙钛矿的特征. 然而谱图的质量较差, 出现了一些杂峰, 这是由于在反应过程中溴、 碘离子快速交换, 混卤钙钛矿的晶体结构易发生坍塌. 随着I-含量增加, 相比于C8-6Br/I, C8-4Br/I的XRD衍射峰 向小角度移动, 这与Sn-X的晶格膨胀有关, 符合文献中报道的规律[22]. 图8(B1, B2)和(C1, C2)分别为C8-6Br/I和C8-4Br/I的SEM照片, 可见两者均具有2D层状形貌.
进一步采用离子交换后处理的方法制备了(C8H17NH32SnX4钙钛矿, 图10为Br/I比不同的(C8H17NH32SnX4钙钛矿的荧光发射光谱图. 可见, 在紫外光激发下, (C8H17NH32 SnX4从明亮的黄色发光变成微弱的橙红色发光[插图为(C8H17NH32SnX4钙钛矿在紫外灯下的光学照片]. 随着ZnI2用量的增加, 发射峰位置逐渐从600 nm红移至622 nm, 证明体系中反生了离子交换反应, 部分Br-被I-替代. 这种变化趋势与文献报道的铅基钙钛矿材料一致[22].
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