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专利号: 2021109403366
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 有机化学〔2〕
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于1‑丁基吡啶鎓阳离子和铋碘酸根的有机无机杂化类钙钛矿半导体材料,其特征在于:该类钙钛矿材料的结构式为(BPY)3(Bi2I9),式中BPY为1‑丁基吡啶鎓阳离子,其分子结构如式(I):

(I);

上述类钙钛矿材料的晶体为单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数为a=11.7198(6)Å,b=

31.7405(16)Å,c=12.6277(7)Å,α=90°,β=95.2970(19)°,γ=90°,V=4677.3(4)Å3  , Z=4,ρC3

=2.796g/cm , 材料的晶体颜色为红色,晶体熔点为151℃;该材料结构表现为离子型化合

3‑

物,其中双核铋碘酸根(Bi2I9) 为抗衡阴离子,阴离子中的两个BiI6八面体呈共面型连结形式,而阳离子则是1‑丁基吡啶鎓阳离子;因为阳离子中丁基的构象变化及其多样,因此该晶体结构的结晶学独立单元中包括三个构象有差异的1‑丁基吡啶鎓阳离子;其分子结构如式(II):

(II)。

2.根据权利要求1所述基于1‑丁基吡啶鎓阳离子和铋碘酸根的有机无机杂化类钙钛矿半导体材料的制备方法,其方法包括以下步骤:(1)室温下将六氟磷酸‑1‑丁基吡啶溶解在乙腈中;

(2)室温下将碘化铋和碘化钾粉末混合溶解在乙腈中;

(3)将上述两种溶液混合,并搅拌使之充分反应,得到棕红色溶液A;

(4)将滤液A旋蒸至干,洗涤并干燥,最终得到红棕色晶态粉末产物。

3.根据权利要求2所述基于1‑丁基吡啶鎓阳离子和铋碘酸根的有机无机杂化类钙钛矿半导体材料的制备方法,其特征在于:所述的三种反应物的摩尔比六氟磷酸‑1‑丁基吡啶鎓 :BiI3 :KI为3 : 2 : 3。

4.根据权利要求1所述基于1‑丁基吡啶鎓阳离子和铋碘酸根的有机无机杂化类钙钛矿半导体材料的应用,其特征在于拥有类似钙钛矿的结构, 光学带隙值(即半导体禁带宽度)为2.06 eV,是中等禁带宽度的无铅型类钙钛矿半导体材料,光电响应测试表明其具有特征的光电导性能,可作为卤化物基钙钛矿光电器件中的半导体材料。