论文部分内容阅读
自钙钛矿作为光敏材料应用在太阳能电池以来,钙钛矿材料随之成为研究的热点。近几年,由于纯无机卤化铅钙钛矿纳米晶体具有较高的量子产率,较窄的发射谱线及光学特性逐渐引起了科学家们的关注。而有机-无机杂化钙钛矿材料由于具有十分优异的光电性能,在激光、场效应晶体管等领域也具有独特的应用价值。考虑到铅类钙钛矿的致毒性,环保型双金属钙钛矿的研究也相继成为研究的热点。本文立足于钙钛矿光学性能的研究,利用胶体化学合成法制备了 CsPbBr3-x(SCN)x、(C8H17NH3)2(C4H9NH3)n-1PbnBr3n+1、(C4H9NH3)2AgBiBr6 三类新型钙钛矿纳米材料,并探究光学性质的变化规律和影响因素。主要研究内容如下:(1)以碳酸铯、溴化铅、硫氰化铅为原料,在氮气氛围下,制备出纯的CsPbBr3及一系列硫氰根掺杂的CsPbBr3-x(SCN)x单分散的胶状纳米晶(NCs)。对其形貌、晶型及光学性质分析可知,与纯的钙钛矿相比,硫氰根的掺杂可维持原来的立方体状的形貌不变,但尺寸略微减小;晶格构型基本不变,结晶度提高;紫外吸收峰和荧光发射峰均发生一定的蓝移,荧光峰由514 nm蓝移至496 rnn。理论研究表明,区别于卤素掺杂会引起CsPbBr3价带位置的移动,SCN-的掺杂则会引起CsPbBr3导带位置的上移,从而引起CsPbBr3-x(SCN)x的能带隙变宽。(2)以溴化丁胺、溴化铅、溴化辛胺为原料,在非真空条件和真空条件下,合成出一系列不同层数的(C8H17NH3)2(C4H9NH3)n-1PbnBr3n+1(n=1,2,3)钙钛矿纳米晶。探索反应时间、反应条件、投料比、酸度对产物的影响,优化实验条件。研究发现,在真空条件下,反应时间为1 h,通过改变投料比可以合成具有不同层数的钙钛矿产物。随着n的增大,能带隙减小,荧光发生红移。而酸度条件下合成的产物,晶格构型发生变化,能带隙也发生微弱的变化,这可能是由晶体缺陷造成的。(3)以溴化银、溴化铋、溴化丁胺、氢溴酸为原料,在氮气氛围中,通过调节HBr的加入量制备出一系列(C4H9NH3)2AgBiBr6钙钛矿纳米晶。对制备所得的样品进行形貌、晶型分析可知:所制得的钙钛矿为均匀的量子点,具有较高的结晶度,HBr的添加会导致钙钛矿量子点尺寸的减小。不同酸度条件下产物的晶型基本不变,但一定的酸度会使(C4H9NH3)2AgBiBr6NCs产生一定晶格缺陷。测试样品的光学性质发现:随着添加HBr量的增多,其荧光峰发生明显的红移,从404 nm增加至470 nm。不同极性的溶剂也会使产物的荧光峰造成偏移,极性增大,发射峰发生红移。