无铅卤化双钙钛矿纳米晶的合成及性能研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gx2784500
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
通式ABX3的三维杂化卤化物钙钛矿,其中A是小的有机/无机阳离子(例如CH3NH3+,H2NCH2NH2+,Cs+),B是金属(Pb2+,Sn2+,Ge2+),X是卤素(I-,Br-,Cl-)已成为光伏和富光电子器件应用的革命性半导体材料。这一现状源自多种有趣的物理特性的融合,这些特性包括极高的光吸收率,很小的空穴和电子有效质量,扩散长度长,电荷载流子迁移率高以及潜在的铁电畴。尽管在光电应用中基于铅的3D混合钙钛矿取得了长足的进步,但仍存在一些不利于其未来实际商业化的缺点,特别是其化学成分中存在铅,其毒性问题引起了人们的严重关注关于基于铅的混合钙钛矿的实际可行性。它们的大规模应用严重污染了环境。在这方面,已经提出了许多设计策略来解决这个问题。最直接的方法是使用其他IVA族金属(例如Sn和Ge)代替铅,从而组装新的无铅候选材料。但是,他们的光伏设备性能不及基于Pb的同类产品。元素取代Pb的设计策略已扩展到卤化双钙钛矿(HDPs)族A2B’B’’X6,可以通过使用两种取代方法来替换晶格中的两个Pb2+离子来构建无铅的杂价(一价和三价)金属阳离子。大量研究表明,对于这些HDPs,可以实现与CH3NH3Pb I3相当的高效率,长的载流子扩散长度和合适的带隙。从结构的角度来看,HDPs的A2B′B′′X6结构为在B位取代具有不同氧化态的不同金属阳离子,在A位取代了各种有机和无机阳离子以及卤化物的变化提供了一条可行的途径。HDPs的这种结构灵活性可提供丰富而有趣的物理属性,包括窄带隙,高光子吸收以及良性机械稳定性和光致发光。因此,在进行了初步研究之后,HDPs的这些令人惊奇的优点引起了人们对其光学性能和稳定性的研究兴趣。本文使用配体辅助再沉淀方法成功合成了Cs2Na Bi1-xSbxCl6(x=0,0.25,0.5,0.75,1)和Cs2Na1-xAgxBi Cl6(x=0,0.05,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1)两个系列的纳米晶。通过一系列表征手段深入探究了其晶体结构、光学性质和稳定性。(1)具有高稳定性的近紫外发光Cs2Na Bi0.75Sb0.25Cl6钙钛矿胶体纳米晶体本文使用室温配体辅助再沉淀方法合成Cs2NaBiCl6和Cs2Na Bi0.75Sb0.25Cl6纳米晶。X射线衍射仪和透射电镜测试均证明了两者结晶度良好且无明显晶格缺陷。通过调节表面配体油酸的比例得到反应最佳条件为3%油酸,此条件下得到的Cs2NaBiCl6钙钛矿纳米晶的荧光量子产率39.05%。当化学式为Cs2Na Bi0.75Sb0.25Cl6时,荧光量子产率提升到了46.57%。此外,对Sb掺杂的机理进行了瞬态荧光寿命检测,证明了荧光量子产率的提升归因于重组路径的增加。同时我们系统地研究了Cs2Na Bi0.75Sb0.25Cl6纳米晶溶液的空气稳定性、水稳定性以及粉末空气稳定性,相较于类似钙钛矿具有更好的稳定性,显示出巨大的光电应用潜力。(2)银掺杂Cs2NaBiCl6钙钛矿纳米晶的合成及性能研究本文通过高效简单的室温配体辅助再沉淀方法合成了Cs2Na1-xAgxBi Cl6(x=0,0.05,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1)纳米晶。在此方法中,Cs Cl、Na Cl、Bi Cl3、Ag Cl按照一定比例溶于DMSO中形成前驱体溶液,然后取100μL前驱体溶液滴加至反溶剂异丙醇中,离心后得到所需产品。通过紫外可见吸收、荧光发射、粉末X射线衍射仪等多种表征手段相结合,探究了Cs2Na1-xAgxBi Cl6(x=0,0.05,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1)的微观形貌、晶体结构和光学性质。此外,本文还采用了瞬态荧光光谱对Ag离子掺杂造成的影响进行了动力学探究,并进一步解释了荧光发射增强的机理。总之,Cs2Na0.6Ag0.4Bi Cl6纳米晶体现出良好的光学性质和稳定性,有望用于将来的器件开发(如LED等)。
其他文献
学位
特勤路线是交警日常工作中常见的一种业务,城市举办大型活动,领导参观来访,特殊物资的高规格护送,以及事故救援、消防救援、医疗救援等场景都属于此类业务。现有关于特勤路线的控制大都停留在远程人工控制结合视频观察、电台呼叫的形式进行。服务群体也仅仅是特定的参观车队、大型活动的特殊车辆等。此外由于受制于交通信号控制机底层协议的不统一,不开放,无法很好地推广使用。针对目前存在的问题与不足,论文以通用型特勤路线
随着海洋经济的发展,海工设备在开发、利用、保护海洋方面的作用愈加重要。然而海洋装备工作环境恶劣,海工装备出现损坏后若不能及时得到修复,会造成极大经济损失及环境灾难。激光增材技术具有热影响区小、修复质量优异的优势,将水下局部干法激光增材技术应用于海工设备的在线修复及在线表面强化,能够显著提高海工设备的服役安全性及经济性。局部干法需要通过大气流在水下形成局部稳定干区,该大气流下粉末的汇聚行为对修复区质
轴承是现代机械设备中至关重要的零部件,在国民经济发展中有着重大作用。新型空气润滑轴承以空气作为润滑介质,具有高精度、无污染的特点,多孔含油自润滑材料可以利用大量的孔隙实现润滑油的储存和释放,在供油困难的场合具有突出表现。多孔材料在空气轴承和含油自润滑轴承领域有广阔的应用前景。聚醚醚酮是当前最受欢迎的工程塑料之一,与其他聚合物相比,它具有最高的耐热等级、高力学强度、优异的耐磨性和耐化学药品性等综合性
学位
学位
随着我国航空工业的快速发展,军事和民用领域对航空通信性能提出了越来越高的要求。目前较小的带宽和拥挤的频谱制约着航空通信的容量拓展,而毫米波通信为其提供了解决方案,E波段(71-76 GHz,81-86 GHz)相较于毫米波频段有较小的远距离传输损耗和较大的可用连续带宽,将其引入航空通信场景既可以有效缓解频谱紧张的问题又可以满足低空信道对高带宽和高传输速率的需求。准确高效的信道模型是通信系统设计与性
物料分拣和瑕疵检测是工业生产领域最常见的两种作业场景,物料分拣是指参照生产需求,对杂乱摆放的物料按序挑选;瑕疵检测是指检测产品或零部件外观和性能,筛选出瑕疵品,提高产品良品率。这两项工作重复性高,实施背景单一,人工操作效率低,随着用工成本逐年增加,二者已成为工业自动化生产领域重要应用场景。在工业自动化生产中,计算机视觉研究方向上的目标检测技术运用最为广泛。传统自动化生产中目标检测算法多为机器学习方
脑肿瘤是严重危害人类生命安全的疾病之一,肿瘤形状不规则、体积不定、可能出现在大脑中的任何位置,对患者的生命健康有着严重的威胁。局限于现有医疗技术水平,目前最有效的解决方案是在脑肿瘤发生早期及时发现并进行针对性治疗。磁共振成像MRI作为一种非入侵式技术,能够提供高分辨率高对比度且没有颅骨伪影的图像,被广泛地应用与临床医学的诊断和治疗上。医生通常结合不同模态序列的MRI成像,互补信息,手工对肿瘤的具体
高碳工具钢SK85常用作手锯锯条、刮刀以及钳工装配工具等,目前存在热轧钢板开卷易断裂以及球化退火效果不佳等问题。低碳压力容器钢SA537CL1采用正火状态供货,但存在正火及焊后热处理后强度不足,特别是冲击性能合格率低等问题。碳化物的形貌和分布对钢的性能调控起着关键作用。针对某钢企提供的SK85和SA537CL1热轧钢板,本文重点分析了从热轧态到热处理态时碳化物形态和分布的演变规律及其对力学性能的影