ПОЛУЧЕНИЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА НЕ СОДЕРЖАЩИХ СВИНЦА ГАЛОГЕНИДНЫХ ДВОЙНЫХ ПЕРОВСКИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Известно, что галогенидный перовскит APbX3 (A = CH3NH3+, Cs+; X – ион галогена) является перспективным материалом с интересными фотоэлектрическими и оптоэлектронными свойствами благодаря своим характеристикам переноса заряда, узкополосному излучению, регулируемой длине волны излучения и высокой подвижности носителей. Однако, по причине неблагоприятных факторов, таких как токсичность и легкость разложения перовскита, содержащего галогениды свинца, его исследование и применение ограничены. Для преодоления токсичности и легкости разложения галогенидного перовскита, в этой работе подготовлен методом осаждения материал состава Cs2NaBiCl6:x%Mn2+ (x = 0, 1, 3, 6, 9), где ионы Na+ и Bi3+ заменяют два иона Pb2+, а матрица бессвинцового галогенидного двойного перовскита (Cs2NaBiCl6) легирована Mn2+. Изучено влияние легирования ионами Mn2+ различных концентраций на люминесцентные свойства полученного относительно чистого, не имеющего других гетерофаз материала. Когда содержание ионов Mn2+ достигает 6%, интенсивность люминесценции самая высокая. Различные длины волн возбуждения (340 нм, 363 нм, 380 нм) и длины волн испускания (560 нм, 582 нм, 600 нм) использовались для измерения состояния испускания и возбужденного состояния подготовленного образца. Рассчитанные цветовые координаты (0,5288, 0,4665) принадлежат оранжево-желтой области. Результаты работы показывают, что получен неорганический галогенидный двойной перовскитный материал с большими перспективами развития.
Для цитирования:
Цзин Сяолун, Лан Тинчан, Черкасова Т.Г., Хан Тао Получение и люминесцентные свойства не содержащих свинца галогенидных двойных перовскитных материалов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 4. С. 67-72. DOI: 10.6060/ivkkt.20256804.7164.
Литература
Nangha N.K., Nag A. Synthesis and luminescence of Mn-doped Cs2AgInCl6 double perovskites. Chem Commun (Camb). 2018. V. 54. N 41. P. 5205-5208. DOI: 10.1021/acsomega.0c04599.
Xu Qiyuan. Preparation and luminescence properties of rare earth doped phosphate fluorescent materials. Changchun Univ. Sci. Technol. 2022. P. 000328. DOI: 10.1016/j.gsf.2020.04.013.
Fan Xiaoyi. Preparation and properties of rare earth ion doped boron/phosphate luminescent materials. Central South University of Forestry and Technology. 2021. P. 000062. DOI: 10.27662/d.cnki.gznlc.2020.000082.
Lu C.H., Biesold-Mcgee G.V., Liu Y. Doping and ion substitution in colloidal metal halide perovskite nanocrys-tals. Chem. Soc. Rev. 2020. V. 49. N 14. P. 4953-5007. DOI: 10.1039/C9CS00790C.
Green M.A., Ho-Baillie A., Snaith H.J. The emergence of perovskite solar cells. Nature Photonics. 2014. V. 8. N 7. P. 506-514. DOI: 10.1038/nphoton.2014.134.
Zhao X.G., Yang J.H., Fu Y. Design of Lead-Free Inorganic Halide Perovskites for Solar Cells via Cation-Transmutation. J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. N 7. P. 2630-2638. DOI: 10.1021/jacs.6b09645.
Liu C., Yang Y., Liu X. Quasi-quantum dot-induced stabilization of α-CsPbI3 perovskite for high-efficiency solar cells. J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. N 20. P. 10226-10232. DOI: 10.1039/D0TA02807J.
Li F., Xia Z., Pan C. High Br-Content CsPb(ClyBr1-y)3 Perovskite Nanocrystals with Strong Mn2+ Emission through Diverse Cation/Anion Exchange Engineering. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. N 14. P. 11739-11746. DOI: 10.1021/acsnano.6b07574.
Snaith H J. Present status and future prospects of perovskite photovoltaics. Nature Mater. 2018. V. 17. N 5. P. 372-376. DOI: 10.1038/s41563-018-0071-z.
Berri S., Bouarissa N. Ab initio study of fundamental properties of ACdX3(A= K, Rb, Cs; and X= F, Cl, Br) hal-ide perovskite compounds. Emergent Mater. 2023. V. 6. N 3. P. 1009-1025. DOI: 10.1002/pssb.202300280.
Mingchao Wang, Vallabh Vasudevan, Shangchao Lin. Molecular mechanisms of thermal instability in hybrid perovskite light absorbers for photovoltaic solar cells. J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 17765-17779. DOI: 10.1039/d0ta05356.
Zhang P., Yang J., Wei S.-H. Manipulation of cation combinations and configurations of halide double perov-skites for solar cell absorbers. J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. N 4. P. 1809-1815. DOI: 10.1039/C7TA09713A.
Meyer E., Mutukwa D., Zingwe N. Lead-free halide double perovskites: a review of the structural, optical, and stability properties as well as their viability to replace lead halide perovskites. Metals. 2018. V. 8. N 9. P. 667. DOI: 10.3390/met8090667.
Ou T J, Zhuang Q, Yan H C, Feng S, Li P F, Ma X J. Lead-free halide double perovskites Rb2InSbX6(X= F, Cl, Br, I): A firstprinciples study of structural and optoelectrical properties. Chem. Phys. 2023. V. 573. P. 112015. DOI: 10.1016/j.chemphys.2023.112015.
Lavadiya S., Ahmed M.S., Barman C. Temperature-Dependent Structure–Property Relationship of Mn-Doped Cs2AgInCl6 Thin Films Impacts Its Application as a Self-Powered UV Photodetector. ACS Appl. Electronic Mater. 2024. V. 6. N 4. P. 2749-2758. DOI: 10.1021/acsaelm.3c00563.
Boutramine A., Al-Qaisi S., Samah S. Optoelectronic and thermoelectric properties of new lead-free K2NaSbZ6 (Z= Br, I) halide double-perovskites for clean energy applications: a DFT study. Opt. Quantum Electron. 2024. V. 56. N 3. P. 417. DOI: 10.1007/s1182-024-063344-4.
Mustafa G.M., Nawaz M.U., Noor N.A. Lead free A2NaInI6 (A= Cs, Rb, K) double perovskites for optoelec-tronic and thermoelectric applications. Phys. Scripta. 2024. V. 99. N 4. P. 045960. DOI: 10.1088/1402-4896/ad32b3.
Tran M., Cleveland I., Geniesse J. High photolumines-cence quantum yield near-infrared emission from a lead-free ytterbium-doped double perovskite. Mater. Horizons. 2022. V. 9. N 8. P. 2191-2197. DOI: 10.1039/D2MH00483F.
Tailor N.K., Listorti A., Colella S. Lead‐Free Halide Double Perovskites: Fundamentals, Challenges, and Pho-tovoltaics Applications. Adv. Mater. Technol. 2023. V. 8. N 1. P. 2200442. DOI: 10.1002/admt.202200442.
Igbari F., Wang Z.K., Liao L.S. Progress of Lead-Free Halide Double Perovskites. Adv. Energy Mater. 2019. V. 9. N 12. P. 1803150. DOI: 10.1002/aenm.201803150.
McClure E.T.，Ball M.R.，Windl W. Cs2AgBiX6 (X = Br, Cl) - New visible light absorbing, lead-free halide per-ovskite semiconductors. Chem. Mater. 2016. V. 28. N 5. P. 1348-1354. DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b04231.
Zewen Xiao，Weiwei Meng，Jianbo Wang. Thermodynamic Stability and Defect Chemistry of Bismuth-Based Lead-Free Double Perovskites. ChemSusChem. 2016. V. 9. P. 1-7. DOI: 10.1002/cssc.201600679.
Fuxiang Ji, Johan Klarbring, Feng Wang. Lead-Free Halide Double Perovskite Cs2AgBiBr6 with Decreased Bandgap. Angew. Chem. 2020. V. 132. N 35. P. 15303-15306. DOI: 10.1002/ange.202005568.
Zhang L., Fang Y., Sui L. Tuning Emission and Electron–Phonon Coupling in Lead-Free Halide Double Perovskite Cs2AgBiCl6 under Pressure. ACS Energy Lett. 2019. V. 4. N 12. P. 2975-2982. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02155.
Zhou J., Xia Z., Molokeev M.S. Composition design, optical gap and stability investigations of lead-free halide double perovskite Cs2AgInCl6. J. Mater. Chem. A. 2017. V. 5. N 29. P. 15031-15037. DOI: 10.1039/c7ta04690.
Jiajun Luo，Xiaoming Wang，Shunran Li. Efficient and stable emission of warm-white light from lead-free halide double perovskites. Nature. 2018. V. 563. P. 541–545. DOI: 1038/s41586-018-0691-0.
Weiwei Meng, Xiaoming Wang, Zewen Xiao. Parity-Forbidden Transitions and Their Impact on the Optical Ab-sorption Properties of Lead-Free Metal Halide Perovskites and Double Perovskites. J. Phys. Chem. Lett. 2017. V. 8. N 13. P. 2999-3007. DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b01042.
Nag A., Chakraborty S., Satma D.D. To dope Mn2+ in a semiconducting nanocrystal. J. Amer. Chem. Soc. 2008. V. 130. N 32. P. 10605–10611. DOI: 10.1021/ja801249z.
Filatova N.V., Kosenko N.F., Badanov M.A. Physico-Chemical study of the behavior of mullite precursor syn-thesized with copresipitation. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 11. P. 97-102.
Kochergin T.P., Ponomaryova T.S., Goryacheva I.Y. Production and Properties of a Photoluminescent coating based on semiconductor quantum dots in a hollow core of microstructured glass. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 2. P. 85-91.
