[发明专利]一种具有光电效应的金属有机杂化钙钛矿材料及应用

说明书

本发明公开了一种具有光电效应的金属有机杂化钙钛矿材料晶体，其特征在于(MV)[SbI₃Cl₂]通过解析晶体结构，其空间群为P 4/m n c，其晶胞参数为a=12.5058(6)Å，b=12.5058(6)Å，c=12.5810(11)Å，α=90°，β=90°，γ=90°。本发明进一步公开了具有光电效应的金属有机杂化钙钛矿材料(MV)[SbI₃Cl₂]在用于光伏产业、光电器件方面的应用。所述的光电器件指的是柔性可穿戴或便携式电子设备。本发明的(MV)[SbI₃Cl₂]在532nm波长激光照射下表现出显著的光电效应，为卤素金属有机钙钛矿材料的理论研究和实际应用提供了一种备选材料。

技术领域

本发明属于光电材料领域，尤其是涉及一种新型不含铅的金属有机杂化材料在光伏产业的应用，将在柔性可穿戴和便携式电子设备、光伏建筑一体化和新型环保型交通工具等领域具有很强的应用潜力。

背景技术

光电材料是一类能将光能转化为电能的材料，传统光电材料以硅等无机材料为主，制备工艺复杂，成本较贵。金属有机杂化钙钛矿材料的研究热潮肇始于其在光伏太阳电池中的突出应用效果。其中金属卤素钙钛矿具有光电转换效率高、制备流程简单且成本较低的特点，目前报道的钙钛矿太阳能电池的效率达到了22.7%，是目前太阳能电池材料的研究焦点，并且在其它光电器件如激光器、光探测器和电致发光器件方面也展现出优异的性质，在光电材料与器件领域有广泛的应用前景。然而，常规的金属有机杂化钙钛矿光电材料稳定性低，最终降低了材料的性能，并使其不适合继续在电池中使用。而且，材料中的铅含量也破坏了它们对环境的友好性。因此寻找不含铅的金属有机杂化钙钛矿光电材料成为研究者们的关注热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光电效应的金属有机杂化钙钛矿材料晶体，其特征在于(MV)[SbI₃Cl₂]通过解析晶体结构，其空间群为P 4/m n c，其晶胞参数为a =12.5058(6) Å，b = 12.5058(6) Å，c = 12.5810(11) Å，α=90°，β=90°，γ=90°；所述MV是甲基紫精双阳离子，为材料中有机配体，它的形成通过4,4’-联吡啶、甲醇、氢碘酸反应后所得，其结构为

本发明进一步公开了具有光电效应的金属有机杂化钙钛矿材料的制备方法，其特征在于通过以下操作制备：

（1）将0.26mL氢碘酸57%（w/w）、4mL甲醇混合反应30分钟，再加入0.072g 4,4’-联吡啶搅拌，称取0.2g氯化锑并加入1.7mL35%-36%盐酸（w/w），将两次反应的液体混合转移至23mL反应釜内，再加入6mL甲醇；

（2）用2至3小时从25℃升至175℃，在175℃保温12到18小时，最后用0.1℃/分钟的速率降温至室温25℃；

（3）样品分离方法：将实验中反应釜内的样品转移至20mL小烧杯，用胶头滴管吸取适量甲醇加入烧杯内，用另一支胶头滴管搅拌，过滤，再次用甲醇搅拌清洗，重复三次将产物中可溶性物质清洗干净，将剩余物质在40℃干燥箱中干燥，然后将里面的黑色(MV)[SbI₃Cl₂]晶体用牙签挑拣出来；(MV)[SbI₃Cl₂]通过解析晶体结构，其空间群为P 4/m n c，其晶胞参数为a = 12.5058(6) Å，b = 12.5058(6) Å，c = 12.5810(11) Å，α=90°，β=90°，γ=90°。

本发明进一步公开了具有光电效应的金属有机杂化钙钛矿材料(MV)[SbI₃Cl₂] 在用于光伏产业、光电器件方面的应用，特别是作为光电器件的用途；所述的光电器件指的是太阳能电池或者柔性可穿戴光电器件或便携式电子设备（如用于户外使用的便携式太阳能光伏电池），将会具有响应快、效率高的优点。