高压下二维钙钛矿中手性依赖的结构转变

日期： 2023-05-15

浏览次数: 4

来源：X-MOL

兼具手性材料独特物理化学特性和金属卤化物钙钛矿优异光电性能的手性钙钛矿，已被广泛应用于自旋滤波、非线性光学、体光伏、铁电和圆偏振光探测等领域。然而，针对手性钙钛矿中手性有机胺与非手性无机框架之间手性传递机制的研究依然匮乏，这极大的制约了新型自旋和偏振型光电器件的设计与开发。静水压力作为独立于温度和化学组分的第三个物理量，其可以有效的调节材料的电子结构和晶体结构，被认为是发现新现象、阐释新机理、制备新材料最便捷高效的研究手段之一。

目前，将静水压力应用到非手性钙钛矿中，已实现对其带隙、光电流、发光效率、载流子寿命和电阻率等参数的高效调控。因此，通过静水压探究手性钙钛矿中结构演化与光学行为之间的构效关系，有望揭示极端条件下手性钙钛矿中手性信号传递的微观结构机制。

基于此，郑州大学化学学院臧双全教授（点击查看介绍）团队与中国科学院理化技术研究所吴雨辰研究员（点击查看介绍）团队合作，设计、制备了一对新颖的Dion-Jacobson型手性二维钙钛矿(S/R-3PYEA)PbI4（3PYEA2+ = C5NH5C2H4NH32+），并首次将静水压力应用到手性钙钛矿中，通过多种原位高压表征技术（原位高压荧光光谱、吸收光谱、拉曼光谱、寿命光谱和同步辐射XRD），系统的研究了高压下(S/R-3PYEA)PbI4的结构演化和光学行为变化。当(S/R-3PYEA)PbI4被施加7.0 GPa左右的静水压力时，其可发生手性依赖的结构相变（由正交相转变为单斜相）并伴随显著的压制变色（晶体颜色由透明红色转变为暗黑色）和光谱“红跳”现象。随着压力的进一步提升，首次在有机/无机杂化钙钛矿中观察到罕见的负线性压缩（NLC）行为。

原位高压结构表征和第一性原理计算结果表明，压力驱动的手性钙钛矿中同手性胺的同方向倾斜，诱导有机胺阳离子S/R-3PYEA2+与Pb-I无机框架之间形成新的不对称氢键N-H•••I-Pb。增强的不对称氢键作用进一步打破了(S/R-3PYEA)PbI4的结构对称性，进而引发[PbI6]4-八面体产生更大程度的面内和面外畸变。[PbI6]4-八面体面内和面外畸变分别是手性依赖的结构相变和NLC行为的结构根源。此外，在含有同等比例S-3PYEA2+和R-3PYEA2+的非手性钙钛矿(rac-3PYEA)PbI4中，压力仅能诱导有机胺阳离子与Pb-I无机层之间形成均衡的氢键作用。

因此，未能在(rac-3PYEA)PbI4中观察到明显的手性依赖的结构相变、光谱“红跳”以及NLC行为。该研究工作不仅深入的阐明了极端条件下结构手性/不对称性传递的内在机制，丰富了手性钙钛矿的物理化学性质，而且进一步拓宽了手性钙钛矿的应用范畴。

近期，该研究成果以Article形式发表在Journal of the American Chemical Society 上，郑州大学化学学院孙蒙恩博士和北京大学材料科学与工程学院王永刚研究员为本文共同第一作者，中国科学院理化技术研究所吴雨辰研究员、郑州大学化学学院陈高松副教授、臧双全教授为论文共同通讯作者。

上一篇：缺陷烧绿石型Mott-Schottky光催化剂用于低压氨合成下一篇：全国首台套固态储氢系统示范装置亮相助力北方稀土敲开氢能产业“大门”

Hot News / 相关推荐

厦门稀土材料研究所：“一种稀土基锡酸盐高熵辐射制冷陶瓷材料及其制备方法和应用”发明专利公开

2024 - 07 - 26

点击次数: 49

来源：铁钛合金在线2024年7月12日，由厦门稀土材料研究所申请的“一种稀土基锡酸盐高熵辐射制冷陶瓷材料及其制备方法和应用”（发明专利）获得公开。该专利发明人为陈涛;杨帆;陈恒;薛丽燕;潘燕羽，申请日期为2024-03-20，申请号为CN202410322545.8。本发明公开一种稀土基锡酸盐高熵辐射制冷陶瓷材料及其制备方法。本发明采用固相合成法制备稀土基锡酸盐高熵陶瓷材料，制备工艺简单，合成得到...

上海硅酸盐所在钙钛矿太阳能电池研究中取得新进展

2024 - 07 - 25

点击次数: 61

来源：中国科学院上海硅酸盐研究所钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术，其在光电转换效率方面取得的显著提升使之可以与发展多年的晶硅太阳能电池相媲美，单结钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经达到26.7 %。钙钛矿太阳能电池不仅具有优异的光伏性能，而且制备成本低，生产工艺简单，应用场景广泛，为可再生能源的均衡化利用提供可能。但钙钛矿太阳能电池还有诸多材料科学问题有待深入研究。近日，中国科学院上海硅酸盐...

Nano Res.[催化]│稀土国家工程研究中心黄小卫院士团队：Rh/CeO₂-ZrO₂三效催化剂基于Rh金属尺寸效应的构效关系

2024 - 07 - 25

点击次数: 81

三效催化剂（Three-way catalysts）是汽车尾气污染控制的核心材料和关键技术。近年来，随着国家汽车尾气排放标准的不断加严以及节能型混合动力汽车的大力推广，对汽车尾气净化催化剂及催化材料提出了新的机遇和挑战。在三效催化剂中，Rh金属催化剂不仅对NO具有高效转化能力，而且具有抗烧结和抗硫中毒等积极效果，在实际应用中一直难以被取代。然而Rh金属资源十分宝贵和稀缺，对于催化剂中Rh金属的高效...

氟化物吸附用含氧化镧/含氧化镧吸附剂的强制水解合成

2024 - 07 - 25

点击次数: 25

来源：论论资讯研究背景在全球范围内，水中氟离子浓度超过1.5mg L−1 的情况普遍存在，这会导致一系列健康问题。为了有效解决这一问题，科研人员一直在寻找新的材料来提高氟离子的吸附效率。本研究正是基于这一社会需求，探索了一种新型吸附剂的合成方法及其在氟离子去除中的应用。研究内容本研究通过强制水解法合成了一种含有镧氧氢氧化物/氢氧化物的吸附剂，并将其应用于氟离子的吸附。研究中，镧化合物通过沉淀法被引...