[发明专利]一种基于1-丁基-4甲基吡啶鎓阳离子的铋碘簇杂化半导体类钙钛矿材料

权利要求书

1.一种基于1-丁基-4-甲基吡啶鎓阳离子的铋碘簇杂化类钙钛矿材料，其特征在于：该铋碘簇杂化类钙钛矿材料的结构式为(BMPY)₃(Bi₂I₉)，式中BMPY为1-丁基-4-甲基吡啶鎓阳离子，其分子结构如式（I）：

（I）；

上述类钙钛矿材料的晶体为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=19.5542(6)Å，b=22.1063(7)Å，c=26.4190(10)Å，α=65.5044(11)°，β=75.8191(13)°，γ=88.4150(13)°，V=10040.2(6)ų , Z=2，ρ_C=2.660g/cm³ , 材料的晶体颜色为棕红色；该材料结构表现为离子型化合物，其中铋碘簇(Bi₂I₉^3-)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-4-甲基吡啶鎓阳离子；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四个构象稍有差异的(Bi₂I₉^3-)阴离子，和12个构象有差异的1-丁基-4-甲基吡啶阳离子，其分子结构如式（II）：

（II）。

2.根据权利要求1所述基于1-丁基-4-甲基吡啶鎓阳离子的铋碘簇杂化类钙钛矿材料的制备方法，其方法包括以下步骤：

（1）室温下将1-丁基-4-甲基氯化吡啶溶解在乙腈与水混合溶液中；

（2）室温下将碘化铋和碘化钾粉末混合溶解在乙腈中；

（3）将所述述两种溶液混合，并搅拌使之充分反应，得到棕红色溶液A；

（4）将滤液A减压旋蒸至干，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-4-甲基吡啶鎓阳离子的铋碘簇杂化类钙钛矿材料的制备方法，其特征在于：所述的三种反应物的摩尔比1-丁基-4-甲基氯化吡啶 : BiI₃ :KI为3 : 2 : 3。

4.根据权利要求1所述基于1-丁基-4-甲基吡啶鎓阳离子的铋碘簇杂化类钙钛矿材料的应用，其特征在于拥有类似钙钛矿的杂化结构, 其电子结构中导带底部区域独特地由阳离子成分组成，其光学带隙值（即半导体禁带宽度）为1.86 eV，是中等禁带宽度的无铅型类钙钛矿杂化半导体材料，光电响应测试表明其具有特征的光电导性能，可作为卤化物基杂化钙钛矿光电器件中的半导体材料。