[發明專利]一種DJ型極性二維雙層雜化鈣鈦礦材料及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011273903.9
• 申請日: 2020-11-14
• 公開（公告）號: CN112279876A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 符冬營;辛建麗;張獻明
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C07F19/00
• 分類號: C07F19/00;H01L51/44;H01L51/46;C30B29/54;C30B7/14
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發明屬于光電探測技術領域，具體涉及一種DJ型極性二維雙層雜化鈣鈦礦材料及制備方法和應用。本發明通過分步合成，首先合成了三維鈣鈦礦結構的CsPbBr₃化合物，以CsPbBr₃三維鈣鈦礦為基礎，通過引入長鏈有機胺(2?甲基?1,5?戊二胺)陽離子，得到了一種極性二維雙層DJ型有機?無機雜化鈣鈦礦材料，即(2?甲基?1,5?戊二胺)CsPb₂Br₇。該材料表現出優異的吸光性能，同時表現出優越的紫外光電響應性能，而且其穩定性達到272℃。因此該晶體材料作為一種新型的半導體材料，在光電探測等領域具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明屬于光電探測技術領域，具體涉及一種DJ型極性二維雙層雜化鈣鈦礦材料及制備方法和應用。

背景技術

紫外光探測器可以將紫外光信號轉換為電信號，在環境監測、保密通信、導彈預警等方面顯示出廣泛的應用。近年來，三維有機-無機雜化金屬鹵化物鈣鈦礦(ABX₃，A＝MA⁺,FA⁺,Cs⁺；B＝Pb²⁺,Sn²⁺,Ge²⁺；X＝Cl^-,Br^-,I^-)由于制備工藝簡單，在光電子領域顯示出誘人的應用潛力。其中，載流子遷移率高、光吸收系數大、缺陷密度低的CsPbBr₃受到了廣泛的關注。與類似于MAPbBr₃或FAPbBr₃的有機金屬鹵化物鈣鈦礦相比，CsPbBr₃具有更好的力學性能和水穩定性。將鏈狀有機陽離子引入到三維CsPbBr₃中可以設計出有趣的二維雜化鈣鈦礦半導體。除了那些RP型雜化鈣鈦礦外，最近的研究表明，Dion-Jacobson(DJ)型雜化鈣鈦礦中的二胺陽離子可以消除相鄰無機層之間的范德華空隙，從而比RP型雜化鈣鈦礦有更穩定的結構。但是基于DJ型銫基雜化鈣鈦礦用于紫外波段的光電探測材料目前數量不多。在這種情況下，將雙胺陽離子引入到原型CsPbBr₃中開發用于紫外光檢測的二維多層DJ型銫基雜化鈣鈦礦的新成員是迫切需要的。

發明內容

針對上述問題本發明提供了一種DJ型極性二維雙層雜化鈣鈦礦材料及制備方法和應用。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種DJ型極性二維雙層雜化鈣鈦礦材料，其特征在于：所述DJ型極性二維雙層雜化鈣鈦礦材料為(2-甲基-1,5-戊二胺)CsPb₂Br₇晶體材料，其化學式為：C₆H₁₈N₂CsPb₂Br₇，結構簡式為：(C₆H₁₂N₂H₆)CsPb₂Br₇；(2-甲基-1,5-戊二胺)CsPb₂Br₇晶體材料屬于正交晶系，Pca2₁空間群；(2-甲基-1,5-戊二胺)CsPb₂Br₇晶體材料的晶胞參數為Z＝4,單胞體積為

一種DJ型二維雙層雜化鈣鈦礦材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將Pb(AC)₂·3H₂O溶解在HBr水溶液中，再依次加入Cs₂CO₃和2-甲基-1,5-戊二胺，得到淡黃色粉末沉淀。