论文部分内容阅读
基于IV族金属卤化物的无机—有机杂化材料引起了化学工作者们的广泛兴趣,这些化合物具备优异的电学、光学性质和容易大而积制备薄膜的特性,在显示和信息存储等方面具有广泛的应用前景。但是,这类材料在合成方法和模板选择上具有局限性,一般来说都是利用有机胺为模板,采用常压F的溶液法合成化合物。我们致力于通过水(溶剂)热法,选择小同的模版剂,成功地合成三个系列具有新颖结构的杂化材料,并对一些化合物的合成、反应机理、结构、热分析、光致发光光谱、光吸收光谱、能带结构、导电性和磁性进行全面的研究,本论文的工作概述如下:
1.对几年来化学工作者们在无机—有机杂化体系,尤其是IV族金属卤化物体系的研究和最新动态进行了简要的概述。对部分具有代表性的化合物的结构类型、性能以及应用等进行了比较和归纳。并且总结了本课题的研究意义。
2.以有机胺阳离子为模板构筑杂化材料。传统的N-烷基化取代反应是在分别在酸性和碱性条件下分两步进行,首次采用溶剂热的方法在酸性条件下原位一步合成出damp和dien的N-烷基化化合物,并且在此基础上成功地合成出两个系列的杂化材料:(Et2NH-C6H4-CH4-C6H4-NH2Et)2n(Pb7I18)n·5nH2O(1),(Me3N-C6H4-CH2-C6H4-NMe3)n( Pb2I6)n(2)和(H2damp)n(Pbl4)n(I3)2n(3);和(NH3(CH2)2NH(CH2)2NH3)n(PbI4)n(7),(NH3(CH2)2N(CH3)2(CH2)2NH3)n(PbI5)n(8),(NH3(CH2)2NH(CH3CH2)(CH2)2NH3)n(Pb4I14)n·nH2O(9)和(NH3(CH2)2NH(CH3CH2)(CH2)2NH3)n(PbI5)n(10)。我们还研究了相同的有机模板正丁胺在不同无机盐中的作用,并成功合成了化合物(C4H9NH3)2n(SnBr6)n(5)和(C4H9N H3)2n(PbI4)n(6)。这些化合物表现出从三维、二维、一维到零维的新颖结构特征。同时对化合物进行了性能研究。化合物I是目前为止第一例基于有机模板的纯八面体三维椎架结构,光吸收光谱和能带结构表明化合物1可以看作是有序的量子线的排列。化合物7是首例沿着<220>方向取向的钙钛矿层结构。
3.以金属-有机配合物阳离子为模板构筑的杂化材料。这是对这种类型的模板首次展开的系统研究。通过模板原位合成的方法,成功地合成出基于M-en和M-2,2’-bipy两个系列的杂化材料:[Cu(en)2]n(Pb2I6)n(11),[Cu(en)2]n(PbI4)n(12),[CoⅢ(en)3]2n(Pb3I12)n(14),[MⅡ(en)3]n(Pb2I6)n[M=Co(15),Mn(16),Fe(17),Zn(18),Ni(19)];和(M(2.2-bipy)3]n(Pb2I5Cl)n·nDMF[M= Fe(20),Ni(21)],[CuX(2.2-bipy]n(PbI3)n(X=Cl(22),I(23)),[MⅡ(2.2-bipy)3]n(Pb2I6)n[M=Fe(24)。Co(25),Ni(26),Zn(27)]。这些化合物同样表现出从三维、二维、一维到零维的新颖结构特征。化合物II是目前为止第一例基于金属一有机模板的纯八面体三维框架结构,而且这个无机框架通过拉长的Cu-I键与[Cu(en)2]2+阳离子模板连接。对化合物15-19的吸收光谱,能带结构和磁性测试结果显示,M-en系列化合物是一类新类型的磁性半导体材料。
4.以混合离子为模板构筑杂化材料。开创性地将“阴—阳混合离子”和“有机胺与金属-有机阳离子混合离子”引入体系中,并成功合成了化合物[(H2en)7(C2O4)2]n(Pb4I18)n·4nH2O(28)和Cu(en)2]n(H2en)2n(Pb3I12)n(29)。化合物28中的“阴—阳离子混合模板”不仅在IV族金属卤化物体系,而且在整个无机一有机杂化体系中也是首次报道。这种模板将为杂化化合物的研究提供一个丰富多彩的合成路径。同时,化合物28的光吸收光谱(Eg=2.47 eV)。光致发光光谱和能带结构表明,化合物中无机组分的强发射峰来自带边跃迁。
本论文系统地研究了三个不同类型的有机模板对IV族无机一有机杂化材料的结构调控,得到了一系列有价值的成果,丰富了无机一有机杂化材料的内容,对基础研究和应用研究都有重要的科学意义。