【《有机-无机杂化金属卤化物的合成方法研究文献综述》2500字】

有机-无机杂化金属卤化物的合成方法研究文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u23097有机-无机杂化金属卤化物的合成方法研究文献综述 1235001.1溶液冷却法 131971.2溶液挥发法 1172471.3逆温生长法 2185041.4溶液渗透法 2285661.5反溶剂气助结晶法 332640参考文献 5合成有机-无机杂化金属卤化物晶体的方法有许多，但是最常用的是溶液法，本文主要介绍一下常用的几种溶液法。1.1溶液冷却法溶液冷却法是制备有机-无机杂化金属卤化物最常见的一种方法，也是最简单的一种方法。将金属卤化物和有机胺按照一定比例称量、混合，加入过量的酸，将加完酸后的溶液恒温加热并搅拌直至溶液变澄清透明，溶质完全溶解，然后在烘箱中以恒定的速度冷却降温(每小时降温1~3℃)并结晶，冷却至室温后，样品析出。溶液的冷却速度和晶体质量有关，要保持恒定且较慢的降温速率。基本步骤为：混合反应物、加热溶解、降温结晶等步骤。该方法的优点是合成方法简单。但是存在耗时较长温度的变化会产生不同的晶相。下面以制备MAPbI3、MAPbBr3、MAPbCl3单晶为例描述具体操作步骤:以高浓度的HX溶液作为溶剂，将一定比例的乙酸铅、甲胺水溶液和HX水溶液(X=I、Br、Cl)混合，混合在一起加热到100℃并持续一定时间(约1-2d，确保成分全部溶解并充分反应)，然后以极其缓慢(约0.1-0.2℃/h)的降温速度降低溶液温度至40℃(诱导溶质饱和)，晶体在温度稳定的水浴中生长数天，即可获得有机-无机杂化金属卤化物单晶体。1.2溶液挥发法溶液挥发法前几步与冷却法类似，金属卤化物和有机胺溶按照一定比例在同一种溶液之中加热到一定温度是溶质完全溶解，溶解后使溶剂不断地挥发，在溶剂挥发的过程中，溶液逐渐由不饱和转变为过饱和状态并析出样品，得到单晶。虽然这种方法对比溶液冷却法耗时长、结晶速度慢，但是得到的单晶质量较高[22]。1.3逆温生长法逆温生长法与溶剂冷却法的原理相同，都是利用不同温度下的溶解度不同的原理来结晶，但是与溶解冷却法不同的是它采用的是升温的方法结晶。升温结晶的方法是利用了一部分有机-无机杂化金属卤化物具有升温溶解度降低的特性，拥有这种特殊性质的有机-无机杂化金属卤化物溶解度在开始随着温度的升高而增加，但当温度超过特定的温度后，这种有机-无机杂化金属卤化物在溶剂中的溶解度迅速降低，从而快速析出晶体。基本步骤为混合反应物、加热溶解、迅速升温、生长至得到晶体。该方法的优点为有机-无机杂化金属卤化物快速而均匀的析出，结晶过程在数小时内完成，比溶液冷却发法快得多而且本方法对前体的等摩尔量的利用和溶剂需求的减少，消耗的溶液可以通过溶解更多的前体重复用于晶体化，最大限度地减少了溶剂和前体的过度消耗。但是存在应用范围较小、由于溶剂腐蚀结晶质量差的缺点。下面以制备MAPbI3单晶为例描述具体操作步骤:PbI2和CH3NH3作为前体，γ-丁内酯(GBL)作为溶剂使用。在不使用诸如封盖剂、稳定剂或播种剂等添加剂的情况下，两种盐以1:1摩尔比溶于GBL。粉末在100℃的热板上剧烈搅拌溶解，直到得到清晰的溶液。为了培养晶体，热板的温度迅速提高到190℃，并保持在这个温度，直到形成理想尺寸的晶体。对于在室温下稳定的浓度，当溶液温度超过135℃时，开始结晶。1.4溶液渗透法溶液渗透法是将有机物和金属阳离子分别溶解在两种溶液中，这两种溶液要具有密度相差较大但是可以互溶的特点。将密度小的溶液缓慢转移到密度较大的溶液上，不要剧烈混合，这样两个溶液之间会形成分界面，利用两种溶液的密度和溶解度差异，这两种溶液分子会进行渗透和扩散，减缓了晶体生长速度，为晶体生长提供了良好条件。D.B.mitzi等人采用溶液渗透的方法制备得到(C6H5C2H4NH3)2PbCl4。他们将苯己胺溶解在密度较小的甲醇中，氯化铅溶解在密度较大的浓盐酸中，接着将溶解苯己胺的甲醇溶液轻轻的转移至浓盐酸溶液的上方，如图2-6所示，由于甲醇溶液和浓盐酸是能够互溶的，但是二者的密度却相差较大，这两种溶液分子会缓慢的进行渗透和扩散，因此该方法的合成速率相对较慢。在溶有反应物的甲醇和盐酸相互渗透的过程中，首先发生的是苯己胺与HCl反应得到了苯己胺氯酸盐，然后苯己胺氯酸盐与氯化铅进一步反应制备得到目标样品(C6H5C2H4NH3)2PbCl4[23]。图2-6溶液渗透法合成示意图1.5反溶剂气助结晶法反溶剂气助结晶法是指利用两种完全互溶的、沸点相差较大的有机溶剂。无机金属盐和有机胺难溶或不溶于的低沸点溶剂，易溶于高沸点溶剂。在密封容器中，使低沸点溶剂挥发进入高沸点溶剂中，降低固体的溶解度，从而析出晶核，生长成单晶[24]。基本步骤为混合反应物、加热溶解、生长至得到晶体。该方法的优点为是与溶液冷却法和逆温生长方法不同，反溶剂气助结晶方法不受温度影响，因此，它避免了钙钛矿中与温度有关的相变。同时不考虑温度场等外部因素，具有较强的独立性。但是该方法的缺点是耗时较长。下面以制备MAPbBr3单晶为例描述具体操作步骤:将PbBr2(183mg,0.5mmol)和CH3NH3Br(56mg,0.5mmol)溶解于5mlDMF溶剂中。将混合溶液稍微加热，得到透明溶液。进一步过滤，收集滤液。2ml的溶液转移到一个内瓶(总体积为5ml)，放在一个装有5ml甲苯的较大外瓶(总体积为25ml)内。外瓶被仔细密封，甲苯从外瓶向内瓶缓慢扩散，结晶过程在黑暗和未受干扰的环境中至少维持了3天，得到了橙色块状单晶。参考文献纪兴启,李国辉,崔艳霞,孔维民,刘艳珍,郝玉英.有机-无机杂化钙钛矿激光器的研究进展[J].半导体技术,2018,43(06):401-413+442.Zhou,J.,Li,M.,Ning,L.,Zhang,R.,Molokeev,M.S.,Zhao,J.,...&Xia,Z.(2019).Broad-bandemissioninazero-dimensionalhybridorganic[PbBr6]trimerwithintrinsicvacancies.Thejournalofphysicalchemistryletters,10(6),1337-1341.KonstantakouM,StergiopoulosT.Acriticalreviewontinhalideperovskitesolarcells[J].JournalofMaterialsChemistryA,2017,5(23):11518-11549.WangF,JiangX,ChenH,etal.2D-quasi-2D-3Dhierarchystructurefortinperovskitesolarcellswithenhancedefficiencyandstability[J].Joule,2018,2(12):2732-2743.BabayigitA,EthirajanA,MullerM,etal.Toxicityoforganometalhalideperovskitesolarcells.NatureMaterials,2016,15:247WeberD.CH3NH3PbX3,alead(II)systemwithcubicperovskitestructure[J].Z.Naturforsch.,B:Anorg.Chem.,Org.Chem,1978,33B(12):1443~1445.MitziDB,LiangK.Synthesis,resistivity,andthermalpropertiesofthecubicperovskiteNH2CH=NH2SnI3andrelatedsystems[J].JSolidStateChem,1997,134(2):376~381.程希.有机—无机杂化钙钛矿薄膜制备及光电性能研究[D].广西大学,2018.GundiahG,BrennanK,YanZ,etal.StructureandScintillationPropertiesofCe3+-ActivatedCs2NaLaCl6,Cs3LaCl6,Cs2NaLaBr6,Cs3LaBr6,Cs2NaLaI6andCs3LaI6[J].Lumin,2014,149:374–384.GreenMA,Ho-BaillieA,SnaithHJ,etal.Theemergenceofperovskitesolarcells[J].NaturePhotonics,2014,8(7):506-514.\o"查找此作者的更多记录"BallJM,

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