研究目的
探索全无机二维Ruddlesden-Popper（RP）相Cs2PbI2Cl2的合成、合成后化学转化、掺杂及其在光电子应用中的光学性质。
研究成果
该研究成功展示了具有多种形貌的全无机二维RP相Cs2PbI2Cl2的合成及其后合成转化为三维CsPbBr3和零维Cs4PbCl6。实现了Mn2+掺杂并显示出典型的Mn2+掺杂剂发光。这些材料表现出优异的热稳定性和光电子应用潜力。
研究不足
该研究聚焦于Cs2PbI2Cl2及其衍生物的合成与光学特性，对器件实际应用的讨论较为有限。所合成材料的荧光量子产率（PLQY）相对较低，这可能制约其在光电器件中的效率表现。
1：实验设计与方法选择
本研究采用基于溶液的热注射法，以苯甲酰卤化物作为卤素前驱体合成Cs2PbI2Cl2。通过改变封端剂浓度获得不同形貌。通过分别添加PbBr2和MnCl2实现向三维CsPbBr3和零维Cs4PbCl6的后合成转化。通过在Cs2PbI2Cl2纳米晶体中部分取代Pb2+实现Mn2+掺杂。
2：样品选择与数据来源
样品包括通过热注射法、反溶剂法和液相辅助机械化学研磨法合成的Cs2PbI2Cl2纳米片(NPLs)、纳米晶体(NCs)、块体粉末及微米级颗粒。
3：实验设备与材料清单
碘化铯(CsI)、氯化铅(PbCl2)、溴化铅(PbBr2)、碳酸铯(Cs2CO3)、醋酸铅三水合物(Pb(OAc)2˙3H2O)、醋酸锰(Mn(OAc)2)、苯甲酰氯(PhCOCl)、氯化锰(MnCl2)、碘化钾(KI)、油酸(OA)、油胺(OAm)、十八烯(ODE)、甲苯、己烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和乙醇(EtOH)。
4：实验流程与操作步骤
合成过程包括将碳酸铯和醋酸铅溶解于ODE、OA和OAm中，随后在160°C注入苯甲酰卤化物。后合成转化通过室温下向Cs2PbI2Cl2纳米晶体添加PbBr2或MnCl2实现。Mn2+掺杂通过在合成过程中引入醋酸锰完成。
5：数据分析方法
光学性能采用电子吸收光谱和光致发光光谱分析。结构表征使用粉末X射线衍射(PXRD)、透射电子显微镜(TEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)。热稳定性通过热重分析(TGA)评估。
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Cesium (I) iodide
CsI
Sigma Aldrich
Precursor for synthesis
-
Lead (II) chloride
PbCl2
Sigma Aldrich
Precursor for synthesis
-
Lead (II) bromide
PbBr2
Sigma Aldrich
Precursor for synthesis
-
Cesium carbonate
Cs2CO3
Sigma Aldrich
Precursor for synthesis
-
Lead (II) acetate trihydrate
Pb(OAc)2˙3H2O
Sigma Aldrich
Precursor for synthesis
-
Manganese (II) acetate
Mn(OAc)2
Sigma Aldrich
Precursor for doping
-
Benzoyl chloride
PhCOCl
Sigma Aldrich
Halide source
-
Manganese (II) chloride
MnCl2
Sigma Aldrich
Precursor for post-synthetic transformation
-
Potassium iodide
KI
Sigma Aldrich
Precursor for synthesis
-
Oleic acid
OA
Technical grade
Capping agent
-
Oleylamine
OAm
Technical grade
Capping agent
-
1-octadecene
ODE
Technical grade
Solvent
-
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