CH3NH3PbX3(X=I,Br)混卤钙钛矿微纳结构的可控构筑及吸光性能研究

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CH3NH3PbX3(X=I,Br)混卤钙钛矿由于其优异光电性能和广泛应用引起了人们极大的关注,理解混卤铅钙钛矿晶体的生长将有利于材料的基础研究并进一步改善其应用。然而目前反应前驱体中的卤素元素含量和反应参数对产物混卤钙钛矿晶体成分和带隙的影响一直是一个有争议的问题,关于其形成机理的研究鲜有报道。在本文中,首先使用再沉淀的方式制备出溴元素含量不同的卤化铅纳米线,然后将其作为反应前驱体,使用常用的溶液加工法进行了R1、R2、R3和R4系列实验,并进行系列表征来系统研究混卤钙钛矿的形成机理。主要研究如下:(1)我们将成分组成不同卤化铅纳米线和不同浓度的MAX(X=I,Br)/IPA溶液反应得到了R1-1、R1-2、R1-3和R1-4四个系列的混卤钙钛矿,研究发现混卤钙钛矿卤素元素组成和卤化铅纳米线卤素元素组成呈线性依赖关系,通过控制反应前驱体的成分组成,在低浓度的MAX(X=I,Br)/IPA溶液中能实现粗调混卤钙钛矿的成分和带隙,而在高浓度的MAX(X=I,Br)/IPA溶液中能实现微调。(2)将碘化铅(或溴化铅)和不同浓度MAI/IPA(或MABr/IPA)的反应进行了时间依赖性研究。结果表明钙钛矿晶体生长经历两个阶段,第一阶段是反应前驱体的溶解和Pb[Br3I]2-离子的生成。第二阶段是混卤钙钛矿晶体的生长,MAX/IPA溶液的浓度对其有重要影响,在低浓度MAX/IPA溶液中晶体生长按奥斯瓦尔德熟化机制,在高浓度MAX/IPA溶液中晶体按溶解-再结晶机制生长。(3)将碘化铅(或溴化铅)和MABr摩尔分数不同的MAX(X=I,Br)/IPA溶液反应得到了R4-1和R4-2系列的混卤钙钛矿,结果表明卤化铅组成和MAX(X=I,Br)/IPA溶液组成都会影响混卤钙钛矿的微纳结构,通过控制反应前驱体组成和MAX(X=I,Br)/IPA溶液组成可以调控钙钛矿晶体的微纳结构。
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