Halogen Regulation for Enhanced Luminescence in Emerging (4-HBA)SbX5∙H2O Perovskite-Like Single Crystals

Bihao Zhuang Zicong Jin Dehua Tian Suiyi Zhu Linqian Zeng Jiandong Fan Zaizhu Lou Wenzhe Li

Citation:  Bihao Zhuang, Zicong Jin, Dehua Tian, Suiyi Zhu, Linqian Zeng, Jiandong Fan, Zaizhu Lou, Wenzhe Li. Halogen Regulation for Enhanced Luminescence in Emerging (4-HBA)SbX5∙H2O Perovskite-Like Single Crystals[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2023, 39(1): 2209007-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB202209007 shu

新型(4-HBA)SbX5∙H2O类钙钛矿单晶及其卤素结构对发光特性的调控

    通讯作者: 范建东, jdfan@jnu.edu.cn
    娄在祝, zzlou@jnu.edu.cn
    李闻哲, li_wz16@jnu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 22075103

    国家自然科学基金 22175076

    广东省基础与应用基础研究基金杰出青年项目 2019B151502030

    广东省基础与应用基础研究基金杰出青年项目 2018B030306004

    广东省自然科学基金 2022A1515010489

    广州市科技计划项目 202002030159

    中央高校基础研究基金 21621112

    山东大学晶体材料国家重点实验室经费 KF21-03

    广东省青年珠江学者 2017GC010424

摘要: 发光材料因其在照明、显示、成像等方面的广泛应用而备受关注。作为新兴发光材料之一,钙钛矿类材料的研究及报道较多。其中,铅基钙钛矿的研究取得了巨大进展,光致发光量子产率(PLQY)几乎达到了100%。然而,基于铅基钙钛矿化学毒性和低稳定性,在实际应用过程中需要特殊的封装,因而提高了生产成本并限制了其实际应用领域。被广泛关注的锡基钙钛矿的荧光量子产率几乎能达到90%,但Sn2+易氧化成Sn4+,在空气中极不稳定。相较于铅基钙钛矿和锡基钙钛矿,锑基钙钛矿的低化学毒性、高热稳定性等优点突出。此外,锑基钙钛矿的光学性能在过去几年中也取得了很大的进展,有望突破传统钙钛矿应用的局限。在此,我们报道了一系列新型单晶(4-HBA)SbX5∙H2O (4-HBA为4-羟基苄胺缩写,X为Cl或Br)。利用溶剂热法可制备高质量的(4-HBA)SbBr5∙H2O、(4-HBA)SbBr3Cl2∙H2O和(4-HBA)SbCl5∙H2O单晶,以上三个材料均为P-1空间群,Sb5+离子与卤素离子和4-羟基苄胺中的羟基离子形成畸变八面体结构。(4-HBA)SbX5∙H2O单晶随着Cl离子浓度的提高,带隙逐渐增大,光致发光波长从618 nm蓝移到595 nm。随着Cl的引入,激发态电子由八面体中心的Sb5+离子向羟基的复合路径逐渐被向卤素离子的复合路径取代。Sb5+离子向卤素离子的复合大大提高了发光效率,将荧光寿命从12 ns延长到22 ns,光致发光量子产率(PLQY)提高了近40倍。

English

    1. [1]

      Cheng, X.; Yang, S.; Cao, B.; Tao, X.; Chen, Z. Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1905021. doi: 10.1002/adfm.201905021

    2. [2]

      Quan, L., N.; Rand, B. P.; Friend, R. H.; Mhaisalkar, S. G.; Lee, T. -W.; Sargent, E. H. Chem. Rev. 2019, 119, 7444. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00107

    3. [3]

      李淏淼, 董化, 李璟睿, 吴朝新. 物理化学学报, 2021, 37, 2007006. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007006Li, H.; Dong, H.; Li, J.; Wu, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2007006. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007006

    4. [4]

      McCall, K. M.; Morad, V.; Benin, B. M.; Kovalenko, M. V. ACS Mater. Lett. 2020, 2, 1218. doi: 0.1021/acsmaterialslett.0c00211

    5. [5]

      Xiao, Z.; Meng, W.; Wang, J.; Mitzi, D. B.; Yan, Y. Mater. Horiz. 2017, 4, 206. doi: 10.1039/c6mh00519e

    6. [6]

      卢岳, 葛杨, 隋曼龄. 物理化学学报, 2022, 38, 2007088. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007088Lu, Y.; Ge, Y.; Sui, M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38, 2007088. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007088

    7. [7]

      Luo, H.; Guo, S.; Zhang, Y.; Bu, K.; Lin, H.; Wang, Y.; Yin, Y.; Zhang, D.; Jin, S.; Zhang, W.; et al. Adv. Sci. 2021, 8, 2100786. doi: 10.1002/advs.202100786

    8. [8]

      Singh, R. K.; Som, S.; Dutta, S.; Jain, N.; Kuo, M. -T.; Singh, J.; Kumar, R.; Chen, T. -M. Nanoscale Adv. 2019, 1, 2999. doi: 10.1039/c9na00330d

    9. [9]

      Wang, Y.; Guo, S.; Luo, H.; Zhou, C.; Lin, H.; Ma, X.; Hu, Q.; Du, M.; Ma, B.; Yang, W.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 16001. doi: 10.1021/jacs.0c07166

    10. [10]

      周文韬, 陈怡华, 周欢萍. 物理化学学报, 2021, 37, 2009044. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009044Zhou, W.; Chen, Y.; Zhou, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2009044. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009044

    11. [11]

      Jena, A. K.; Kulkarni, A.; Miyasaka, T. Chem. Rev. 2019, 119, 3037. doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00539

    12. [12]

      Wang, D.; Wright, M.; Elumalai, M. K.; Uddin, A. Solar Energy Mater. Solar Cells 2016, 147, 255. doi: 10.1016/j.solmat.2015.12.025

    13. [13]

      邹广锐兴, 陈梓铭, 黎振超, 叶轩立. 物理化学学报, 2021, 37, 2009002. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009002Zou, G.; Chen, Z.; Li, Z.; Yip, H. -L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2009002. doi: 10.3866/PKU.WHXB202009002

    14. [14]

      Wu, T.; Chen, X.; Wang, J. J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 5938. doi: 10.1021/acs.jpclett.0c01645

    15. [15]

      Morad, V.; Yakunin, S.; Kovalenko, M. V. ACS Mater. Lett. 2020, 2, 845. doi: 10.1021/acsmaterialslett.0c00174

    16. [16]

      Tella, M.; Pokrovski, G. S. Chem. Geol. 2012, 292–293, 57. doi: 10.1016/j.chemgeo.2011.11.004

    17. [17]

      Vink, B. W. Chem. Geol. 1996, 130, 21. doi: 10.1016/0009-2541(95)00183-2

    18. [18]

      Li, G.; Xin, Y.; Lv, X.; Tian, Q.; Yan, K.; Ye, L. T. Nonferr. Metal Soc. 2020, 30, 3379. doi: 10.1016/S1003-6326(20)65469

    19. [19]

      Belloli, C.; Crescenzo, G.; Carli, S.; Zaghini, A.; Mengozzi, G.; Bertini, S.; Ormas, P. Veterinary J. 1999, 157, 315. doi: 10.1053/tvjl.1998.0301

    20. [20]

      Ribeiro, R. R.; Ferreira, W. A.; Martins, P. S.; Neto, R. L.; Rocha, O. G.; Le Moyec, L. Biopharm. Drug Dispos. 2010, 31, 109. doi: 10.1002/bdd.695

    21. [21]

      Wang, N.; Chen, K.; Yin, Q.; Ma, Y.; Pan, B.; Yang, X.; Ji, X.; Wu, S.; Shan, P.; Xu, S.; et al. Phys. Rev. Res. 2021, 3, 043018. doi: 10.1103/PhyRevResearch.3.043018

    22. [22]

      Wei, Q.; Chang, T.; Zeng, R.; Cao, S.; Zhao, J.; Han, X.; Wang, L.; Zou, B. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 7091. doi: 10.1021/acs.jpclett.1c02119

    23. [23]

      Ye, H.; Liu, Y.; Zhang, Y.; Xu, Z.; You, J.; Gao, L.; Li, B.; Yang, Z.; Zhang, B.; Liu, S. Cryst. Growth Des. 2021, 21, 1741. doi: 10.1021/acs.cgd.0c01631

    24. [24]

      Zhang, Y.; Yuan, S.; Yuan, Y.; Bao, Y.; Ran, Q.; Liu, E.; Fan, J.; Li, W. Adv. Opt. Mater. 2022, 10, 2102041. doi: 10.1002/adom.202102041

    25. [25]

      张欣, 韩登宝, 陈小梅, 陈宇, 常帅, 钟海政. 物理化学学报, 2021, 37, 2008055. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008055Zhang, X.; Han, D.; Chen, X.; Chen, Y.; Chang, S.; Zhong, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2008055. doi: 10.3866/PKU.WHXB202008055

    26. [26]

      Kuezma, M.; Devaraja, S.; Balaya, P. J. Mater. Chem. 2012, 22, 21280. doi: 10.1039/c2jm34455f

    27. [27]

      Sheldrick, G. SHELXTL, Structure Determination Software Suite, version 6.14. Bruker AXS, Madison Google Scholar, 2000.

    28. [28]

      Sheldrick, G. SHELXL-97: Crystal Structure Refinement Program. University of Göttingen, Germany, 1997.

    29. [29]

      Dolomanov, O. V.; Bourhis, L. J.; Gildea, R. J.; Howard, J. A.; Puschmann, H. J. Appl. Crystallogr. 2009, 42 (2), 339. doi: 10.1107/s0021889808042726

    30. [30]

      Zhang, H.; Sun, K.; Feng, Z.; Ying, P.; Li, C. Appl. Catal. A-Gen. 2006, 305, 112. doi: 10.1016/j.apcata.1006.02.038

    31. [31]

      Chen, D.; Hao, S.; Zhou, G.; Deng, C.; Liu, G.; Ma, S.; Wolverton, C.; Zhao, J.; Xia, Z. Inorg. Chem. 2019, 58, 15605. doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b02669

    32. [32]

      Peng, H.; Tian, Y.; Wang, X.; Huang, T.; Xiao, Y.; Dong, T.; Hu, J.; Wang, J.; Zou, B. J. Mater. Chem. C 2021, 9, 12187. doi: 10.1039/d1tc02906a

    33. [33]

      Poglitsch. A.; Weber. D. J. Chem. Phys. 1987, 87, 6373. doi: 10.1063/1.453467

    34. [34]

      Even, J.; Pedesseau, L.; Katan, C. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 11570. doi: 10.1021/jp503337a

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  66
  • HTML全文浏览量:  0
文章相关
  • 发布日期:  2023-01-15
  • 收稿日期:  2022-09-05
  • 接受日期:  2022-09-20
  • 修回日期:  2022-09-19
  • 网络出版日期:  2022-09-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章