1、毕业论文开题报告 高分子材料与工程 铜基有机 -无机杂化钙钛矿晶体的性能表征与调控 一、选题的背景和意义 钙钛矿结构功能材料在光电器件领域中的巨大应用前景，从而引起科学界的广泛关注。随后很多科学家加入到研究杂化钙钛矿材料的队伍，制备了一些新型的以钙钛矿晶体为基础材料的光电器件，在基础研究和应用研究领域都取得了丰硕的研究成果。有机材料一般稳定性较差 ;无机材料光学与化学稳定性好等特征，但不易加工成型，制备成本较高。有机材料与无机材料进行复合，产生新功能，制备新型的有机 -无机复合材料。对于有机 -无机杂化方法对材料稳 定性的提高程度、作用机制、调控手段等还缺乏足够的研究，至于该类材料的光稳定性的
2、研究还未见报道。 基于 IV-A族金属 ( Sn, Pb, Ge)卤化物的层状钙钛矿结构 , 有机 -无机杂化材料的光电特性受到了十分广泛的关注与研究。 本课题准备将单胺和双胺与氯化铜复合 , 制备单胺含直链烷基胺杂化钙钛矿结构晶体材料及双胺杂化钙钛矿结构晶体材料 ,可以 对其结构性能进行研究 ,并试图通过杂化材料中烷基链长度的变化或者结构变化或者制备成膜的条件结果不同对材料的热稳定性，光稳定性进行调控。目前对于与光电功能材料的使用寿命有着密切联 系的光稳定性的研究几乎是空白，与其它杂化材料相比较，层状钙钛矿材料的分子结构具有一定的特殊性。这是一种利用分子内氢键作用，通过有机、无机分子的自组装
3、形成的一种低维有序杂化材料。正是由于氢键的存在，该类材料的老化、降解存在相互竞争的两种方式 :内氢键的破坏与有机组分的分解。因此，选择层状钙钛矿结构有机一无机杂化半导体材料为对象，开展稳定性的研究，具有代表性。 二、研究目标与主要内容 本课题选择层状钙钛矿结构有机 -无机杂化半导体材料为对象，开展稳定性的研究。实验步骤包括制备不同的杂化钙钛矿结构材料，另外，通过红外 、紫外测试手段证明钙钛矿结构材料光老化机理，从而研究其光照条件下的稳定性。 论文提纲： 第一章 文献综述 1 在提高有机半导体材料迁移率和光电转换率的同时，有机 -无机杂化的方法可以提高材料稳定性。由于有机 -无机杂化半导体材料自
4、身结构的复杂性，仅的工作还只停留在用过 DSC、 TGA 的方法测试材料在热外场的作用下的变化，对于有机 -无机杂化方法对材料稳定性的提高程度、作用机制、调控手段等还乏足够的研究，至于该类材料的光稳定性的研究还未见报道。层状钙钛矿结构有机 -无机杂化材料是一种利用分子内氢键作用，通过有机、机分子的 自组装形成的一种低维有序杂化材料。光照对组成材料的有机分子、无机分子都有一定的作用而发生一系列的光化学过程，对钙钛矿结构的杂化材料光稳定性研究具有指导意义。 第二章 实验方案 将正辛胺、正丁胺和 1,6-己二胺加无水乙醇和浓盐酸进行一系列反应得到(C4nH8n+1NH3)2CuCl4(n=1,3)和
5、 C6H12(NH3)2CuCl4晶体。 然后 将晶体分别溶于无水乙醇中 ,浓度10mg/ml,在石英基底上涂覆 ,置于 70真空烘箱中热处理 2小时以内 ,改变时间条件， 得到薄膜样品。 通过红外、紫外 等 多种测试手段表征 3种 薄膜 样品的 结构与 性能。 系统的研究烷基链长度、单双胺的结构不同对光电器件热稳定性能的影响，进而对其制备成膜的条件或手段进行调控，改善光电器件稳定性的性能 。 第三章 实验结果与讨论 1、 红外 测定 薄膜 物质含有的基团 2、 紫外表征薄膜 分子结构 3、 后处理对 热稳定性能的 影响，并进行调控 第四章 结论 对于有机 -无机杂化半导体材料做成的光电器件而
6、言其稳定性能是非常重要的，可以通过结构控制、后处理工艺对其性能进行调控。通过实验，将找到改变制备成膜的条件或手段等参数。 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 将正辛胺 、正丁胺和 1,6-己二胺加无水乙醇和浓盐酸进行一系列反应得到(C4nH8n+1NH3)2CuCl4(n=1,3)和 C6H12(NH3)2CuCl4晶体。 然后 将晶体分别溶于无水乙醇中 ,浓度10mg/ml,在石英基底上涂覆 ,置于 70真空烘箱中热处理 2小时 ,得到薄膜样品。 通过红外、紫外 等 多种测试手段表征 3 种 薄膜 样品的 结构与 性能。 系统的研究烷基链长度、单双胺的结构不同对光电器件热稳
7、定性能的影响，进而对其制备成膜的条件或手段2 进行调控，改善光电器件稳定性的性能 。 四、中外文参考文献目录 1 胡伟达 . 层状类钙钛 矿材料 (CnH2n+1NH3 )2 MnCl4 和 (H3NC4H8NH3)MnCl4 制备及表征J. 有机硅材料及应用 , 2004, 6: 51. 2 根赫特 R, 米勒 H.塑料添加剂手册 , 成国祥，姚康德等译 .北京 :化学工业出版社 , 2000: 109-110. 3 吴茂英 . 聚合物光老化、 光稳定机理与光稳定剂 J. 高分子通报 , 2006: 76 4 郭丽玲 , 刘韩星 . 层状类钙钛矿结构有机 -无机杂合物的结构设计思想 J. 材
8、料导报 , 2008, 1: 26-29. 5 肖泽龙 . 有机 /无机杂化钙钛矿（ C4H9NH3） 2ZnCl4 的制备与表征 J. 功能材料 , 2005, 36(8): 1217-1219. 6 胡伟达 . 层状类钙钛矿有机 -无机分子组装材料的研究进展 J. 合成化学 , 2005, 13(3): 211-215. 7 刘陟 . 钙钛矿结构的有机 -无机杂化功能材料： (p-CphAH)2PbCl4J. 功能材料 , 2004, 1: 163-165. 8 王鲜 . 有机 -无机分子组装层状类钙钛矿结构与特性 J. 功能材料与器件学报 , 2004, 10(4): 503-508.
9、9 殷少飞 . 有机 /无机层状类钙钛矿 (C12H25NH3)2PbI4 晶体及薄膜的制 备 J. 功能材料信息 , 2005, 2(4): 48-50. 10 Mitzi DB, Wang S, Feild CA. Conducting layered organic-inorganic halides containing (110)-oriented perovskite sheetsJ. Science, 1995, 5203(267): 1473-1476. 11 Era M, Morimoto S, Tsutsui T. Organic-inorganic heterostruc
10、ture electroluminescent device using a layered perovskite semiconductor (C6H5C2H4NH3)2PBL4J. Applied Physics Letters, 1994, 65(6): 676-678. 五、研究的整体方案与工作进度安排 （内容、步骤、时间） 教学周 日期 内容 7-8 10.18-10.30 确定课题，查阅文献，了解课题背景，提出实验方案，上报所需试剂 9-10 10.31-11.13 等待试剂，进一步查阅文献，完成文献综述、开3 题报告 11-14 11.14-12.11 实 验，完成中期报告（开放
11、性课题总结） 15-17 12.12-1.1 根据中期报告调整实验方案，实验 18-19 12.26-1.18 完成论文大体框架，补充实验数据 六、研究的主要特点及创新点 材料的稳定性问题一直是材料科学与工程的基本问题之一，对其进行各方面的研究也不计其数。对于各种材料的光稳定性研究更是提出了许多机理，对其进行深入的研究对于提高材料的耐光耐老化等性能有着重要的提示。钙钛矿结构有机无机杂化晶体薄膜的聚集态微结构与材料光、热稳定性的关系，有机组分在无机钙钛矿框架内的松弛所带来的非平衡态 结构迟豫与光电性能的关联，给有机无机杂化材料稳定性问题带来了丰富的科学内容。 我们将制备三种杂化钙钛矿 :含直链烷
12、基胺杂化钙钛矿结构材料 C8H17NH3Cl 和C4H9NH3Cl 以及 1,6-己二胺的杂化钙太矿结构材料 C12H25NH3Cl， 通过红外、紫外测试手段证明钙钛矿结构材料光老化机理，从而研究其光照条件下的稳定性。 将直链烷烃按盐、 1,6-己二胺三种不同类型的有机胺盐进行涂膜制膜来 对材料的热稳定性，光稳定性进行调控，得出最佳工艺参数。 以及对两类直链烷烃按盐和 1,6-己二胺不同结构材料进行光稳定性研究，研 究其性能的不同点。 七、指导教师审核意见： 钙钛矿结构功能材料综合了有机和无机材料的优点，在光电器件领域有着广阔的应用前景。材料的稳定性问题一直是材料科学与工程的基本问题之一，对于单、双胺的铜基杂化钙钛矿材料缺乏系统的研究。文献调研较充分，实验内容充实，实验方案可行。步骤设计具体，逻辑清楚，研究方法系统，时间安排合理。准予开题。
