Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦由于其強光致發(fā)光,窄半峰寬和高熒光量子產(chǎn)率等優(yōu)點,在太陽能電池、光探測器和激光器等光電領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。目前,CsPbBr₃是Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦中研究最多的一類材料,有著優(yōu)異的熒光特性和明確的熒光機制。然而,CsPbBr₃為離子化合物,在水相中結(jié)構(gòu)極易被破壞,如何提高CsPbBr₃的穩(wěn)定性是現(xiàn)在迫切需要解決的問題之一。因此,研究人員將目光轉(zhuǎn)向Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦中的其他類型材料,其中CsPb₂Br₅因擁有更高的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的光電性能在鈣鈦礦領(lǐng)域嶄露頭角。但是目前常用合成鈣鈦礦的方法選擇的溶劑常為甲苯,正己烷和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等有機試劑,這些試劑相對毒性較大,并且極易揮發(fā)對身體及環(huán)境造成危害。本論文主要從復(fù)合材料的制備和應(yīng)用兩方面開展研究:一是CsPb₂Br₅/CsPbBr₃復(fù)合材料的制備、性能表征以及穩(wěn)定性的研究;二是該復(fù)合材料在水中金屬... 

【文章來源】：山東建筑大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鹵化物鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)[2]

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文-2-圖1.22015年至2019年之間關(guān)于鹵化物鈣鈦礦文獻報道數(shù)量的趨勢1.2Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦近年來，Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦因其優(yōu)異的光電性能成為光電子領(lǐng)域的一顆新星，由于Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦具有高熒光量子產(chǎn)率、窄帶發(fā)射、可調(diào)帶隙、較長的電子空穴擴散長度和顯著的光學(xué)非線性等光電特性，使他們在光電探測器，發(fā)光二極管(LED)，激光和太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[4-7]。十九世紀(jì)九十年代,Wells等人[8]首次提出在Cs-Pb-Br三元體系中存在三種穩(wěn)態(tài)化合物：CsPbBr3、CsPb2Br5和Cs4PbBr6。在實驗合成中通過改變溴化銫和溴化鉛的化學(xué)計量比，可以得到這三種鈣鈦礦材料。由于當(dāng)時理論知識和實驗技術(shù)的局限性，并未測得Cs-Pb-Br無機鹵化物鈣鈦礦理想的光學(xué)特性。直至2015年,Protesescu等人[9]首次制備出具有優(yōu)異熒光性能，熒光量子產(chǎn)率高達90%的CsPbBr3全無機鈣鈦礦材料，人們將目光投向了Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦材料，相關(guān)研究急劇增長如雨后春筍般涌現(xiàn)，CsPb2Br5和Cs4PbBr6也因其優(yōu)異的光電特性引起了人們的關(guān)注，但其光致發(fā)光的機制仍存在爭議，缺乏統(tǒng)一的解釋[10]。如圖1.3所示，CsPbBr3顯示為直接帶隙，具有優(yōu)異的熒光特性；而CsPb2Br5和Cs4PbBr6顯示出間接的帶隙，理論上熒光失活。一般來說，直接帶隙半導(dǎo)體發(fā)光效率高，間接帶隙半導(dǎo)體發(fā)光效率低甚至熒光失活，但三者都呈現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)性能，理論與實驗現(xiàn)象相矛盾，這是目前亟待解決的問題，故Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦材料的熒光來源引起了研究人員的廣泛關(guān)注[11]。

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1.3Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦的帶隙[11]1.2.1Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦材料因其不同相晶體結(jié)構(gòu)的差異，使其有不同的性能。如圖1.4所示，Cs4PbBr6的晶體結(jié)構(gòu)類似于三維鈣鈦礦，PbBr64-正八面體通過Cs-Br鍵橋連接[12]，并被周圍的Cs+分離，彼此互相孤立，具有低對稱性的結(jié)構(gòu)。這種單個分離的PbBr64-八面體結(jié)構(gòu)可以被認(rèn)為是CsPbBr3和Cs4PbBr6之間的顯著結(jié)構(gòu)差異。CsPb2Br5為層狀鹵化鉛結(jié)構(gòu)，Pb-Br骨架由Cs+層分隔，CsPb2Br5的四方相呈現(xiàn)出由[Pb2Br5]-和Cs+層組成的三明治結(jié)構(gòu)[13]。在[Pb2Br5]-中，1個Pb2+與4個Br-組成了細(xì)長的五面體，所有的Pb2+都被限制在[Pb2Br5]-的中心。因為Cs+位于[Pb2Br5]-中間，相鄰的框架層之間沒有通道，使其在物理性能上具有較大的各異性。CsPbBr3為三維立方結(jié)構(gòu)，其中較大半徑的Cs+占據(jù)晶格的頂角位置，以保證立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)不被破壞。半徑較小的Pb2+占據(jù)晶胞的體心位置，并與占據(jù)晶胞面心位置的Br-形成PbBr64-八面體[14]，每個Br-都被兩個PbBr64-八面體所共有，形成角共享的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有極高的對稱性。圖1.4Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)1.2.2Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦材料的光學(xué)性質(zhì)Cs-Pb-Br無機鈣鈦礦材料的光致發(fā)光過程如圖1.5所示，當(dāng)鈣鈦礦材料受到外界光源照射時，會呈現(xiàn)不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，吸收光子使電子從價帶躍遷至導(dǎo)帶，在價帶中留下“空穴”，形成電子-空穴對。同時導(dǎo)帶上不穩(wěn)定的電子躍遷到價帶，與多余的空穴復(fù)合相互作用，輻射躍遷或非輻射躍遷釋放出一定的能量。電子與空穴之間的靜電庫侖相互


本文編號：3512905