高压下有机—无机杂化金属卤化物[PP14]2[MnBr4]的结构和光学性质研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:plumblossommeihua
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
有机-无机杂化金属卤化物是由有机阳离子和金属卤化物阴离子组成的一类光电材料,结合了有机和无机部分的优异性能,在光电探测器、激光器、发光二极管等领域具有潜在的应用价值。起初,科研工作者对这类材料的研究主要集中于三维(3D)金属卤化物钙钛矿上。然而,由于3D钙钛矿材料相对较差的稳定性严重阻碍了其实际应用,促使人们将目光转向低维杂化金属卤化物。通过降低杂化金属卤化物的维度,不仅能够有效提升材料的稳定性,而且可以丰富晶体结构和电子结构的可调谐性。其中,零维(0D)的有机-无机杂化金属卤化物由于其独特的“主-客”结构,表现出单个金属卤化物固有的光物理特性。0D材料显著的量子限域效应使其具有高的局域电荷密度特征,表现出高的激子结合能和稳定的激子发射。近年来研究发现,通过引入大的有机分子使得例如(C10H16N)2Mn Br4、(C24H20P)2Mn Br4的发光量子产率得以显著提升,但是仍有部分金属卤化物材料的量子产率提升不明显。压力作为一种“清洁”有效的手段,可以在不改变化学组分的前提下,通过调控原子间距离以及分子间相互作用对发光材料的光学性能进行调控。深入研究晶体结构与发光行为之间的内在联系,不仅加深了对于金属卤化物发光机理的理解,也为基于0D金属卤化物的压力诱导发射增强以及压致变色行为提供了新思路。目前,Mn基金属卤化物由于发光纯度高、光学稳定性好以及绿色环保等优势受到研究者的青睐。本文选取[PP14]2[Mn Br4]([PP14]+=N-butyl-N-methylpiperidinium)材料作为研究对象,其中[Mn Br4]2-阴离子与有机阳离子之间通过氢键连接,氢键会约束[Mn Br4]2-的运动自由度。压力作为有效调节分子间相互作用的工具,理应能够实现对Mn基金属卤化物[PP14]2[Mn Br4]材料的发射性能的调控。基于此,我们进行了以下研究:1.我们通过原位高压荧光实验,系统地研究了0D有机-无机杂化金属卤化物[PP14]2[Mn Br4]的光学行为。通过压力处理策略,成功实现了基于[PP14]2[Mn Br4]材料的绿色发射增强。当压力从15.2 GPa完全释放到常压条件时,[PP14]2[Mn Br4]表现出高达90.8%的量子产率,发光强度有近3倍的提升;在1atm-12.5 GPa压力范围内,发射光谱展现出185 nm的超宽可调范围,发光颜色从绿色(527 nm)逐渐转变到红色(712 nm),表现出明显的压致变色行为。2.通过原位高压X射线衍射、原位高压红外、拉曼光谱测试以及Hirshfeld表面理论计算,分析了[PP14]2[Mn Br4]材料晶体结构与光学性质之间的关系,并对其发光机理进行了深入探讨。[PP14]2[Mn Br4]结构的不对称单元包含两个[Mn Br4]2-四面体和四个有机阳离子,有机和无机部分之间通过氢键相连接。在这种构型下,通过压力处理策略分子间相互作用得以调控。Hirshfeld表面理论计算表明,当压力完全释放以后,Br···H分子间相互作用增强,氢键约束了[Mn Br4]2-四面体的运动自由度,限制了其热振动,从而提高了[PP14]2[Mn Br4]的发射强度。此外,通过深入挖掘影响发光颜色的因素,获得了其压致变色的机制:Mn(II)配合物的发射与d-d自旋禁阻跃迁(~4T1→~6A1)密切相关。在加压过程中,Mn-Br键长的减小导致了晶体场分裂能的增大,使得Mn2+最低能量激发态~4T1向基态~6A1靠近,降低了~4T1→~6A1能级差,使其表现出明显的从绿色到红色的压致变色行为。
其他文献
受到经济发展和人类活动的影响,湖泊水环境问题日益突出,已成为当前社会不可忽视的问题。针对湖泊水环境问题,湖泊水色遥感逐渐成为当前重要的研究方向。本文利用不同生态环境中湖泊的叶绿素a浓度和水体PH值,结合哨兵二号数据和无人机数据,探索湖泊水体叶绿素a浓度反演的通用模型。通过一种机器学习模型—e Xtreme Gradient Boosting(XGBoost)模型,结合遥感数据和湖泊实测叶绿素a浓度
学位
本文以临洮经济开发区发展规划为研究对象,介绍开发区发展概况,分析开发区产业基础条件,提出在高质量发展背景下产业布局规划的方法,明确开发区的发展定位和产业选择,设计开发区的总体框架和空间布局,确定开发区的四大主导产业和四大辅助产业,以产业空间适宜评价分析为基本依据,确定开发区的整体产业空间布局,为开发区实现高质量发展提供建设依据和思路。
期刊
遥感影像地物信息丰富,其中建筑物信息与人们的生活息息相关,从影像中提取出建筑物信息,是遥感技术应用研究的热点之一。现阶段建筑物提取多采用传统的面向对象分类方法和浅层机器学习方法,传统的建筑物分类方法需要人工参与大量的工作,来进行算法参数选择和建筑物特征提取,人力成本和时间成本消耗巨大,业务化应用潜力弱,不适合大尺度区域内建筑物提取;基于浅层机器学习方法的建筑物目标提取受网络结构的限制,得到的建筑物
学位
学位
随着北斗三号系统的建成,北斗导航卫星系统应用于各行各业,自然而然对高精度定位产生更高的要求,本文主要对伪距多路径效应和周跳问题进行了部分研究与分析。首先分析了伪距多路径误差产生原理,然后通过MP组合,对原始数据提取伪距多路径误差,并分析伪距多路径误差与卫星高度角、信号频率、测站分布的关系并对其进行时间特性分析,根据特性建立合适的伪距多路径偏差修正模型。针对周跳探测与修复方面,首先介绍了周跳产生的原
学位
随着北京市的扩建以及旧城改造工作的加快进行,棚改过程中房屋建筑产权纠纷和棚改前影像资料留存问题、棚改档案难于管理和棚改进度快速查询问题、二维地下管网难以直观展示地下分布问题、历史古建筑的保护等问题亟待解决。实景模型和BIM与3DGIS平台有效结合为解决以上问题提供了新方法。本文使用飞马D2000无人机加载索尼a6000五镜头相机进行倾斜摄影并使用Context Capture构建长辛店棚户区实景模
学位
稀土掺杂氟化物材料是重要的光学功能材料,在激光、光电通讯、诊断和生物标记等领域具有广阔的应用前景,成为了材料研究领域的热点。高压实验技术作为改变材料结构和调控物性的有效手段,已经被广泛应用于深入探索材料的结构和性质。通过高压手段来探究材料性质和结构的相关性,是当前高压领域重要的研究内容。目前的研究结果已经表明,稀土氟化物的结构与荧光性质密切相关。然而,由于合成条件以及合成方法等限制,目前合成具有较
学位
在过去的几年中钙钛矿太阳电池器件(PSCs)在能量转换效率(PCE)和长期稳定性方面都经历了非常快速的增长,显示了其在未来光伏能源系统中应用的巨大前景。然而,到目前为止,这一发展主要基于对铅卤化物钙钛矿材料的优化和改进,其中有毒的铅(Pb)制约了其进一步推广和应用,尽管最近对于铅泄露问题进行了广泛的研究,但在许多情况下,如分布式光伏应用中必须避免铅泄漏,同时利用有毒的铅也会增加PSCs制造的难度和
学位
目前人类化石能源穷乏,新型的能量储存及转化技术受到关注,超级电容器由于其快速充放电能力,超长的循环寿命,较高功率密度等优点而备受关注。在各组成部分当中,电极材料的电化学性能直接决定了超级电容器性能的优劣。金属有机框架材料(metal organic frameworks,MOFs)拥有独特的多孔结构,自身及其衍生物的结构可控,高的比表面积等优势,使其很好的满足超级电容器电极材料的选取标准,但是由于
学位
金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,比如,合适的直接带隙、较强的荧光量子效率、超长光生载流子扩散长度和寿命、较高的载流子迁移率、较5=高光吸收系数等,在太阳能电池、激光器和光电探测器等领域极具应用潜力,备受人们的青睐。然而,传统三维卤素钙钛矿稳定性和毒性问题一直令人诟病。低维卤素钙钛矿因其结构多样性、稳定性高,逐渐受到科学界的广泛关注。而低维铜基卤化物钙钛矿极大地避免了铅毒性问题,是一类极具应用前
学位