发布时间 : 星期一 文章有机钙钛矿CH3NH3PbI3晶体的合成及表征观察1更新完毕开始阅读
河南科技大学毕业设计（论文）
热重法（TG）是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。热重法实验室得到的曲线称为热重曲线（TG曲线）。
在进行热重-差热分析时，用CH3NH3PbI3黄色悬浮液（16mg），将升温速度设定为5℃/min，在氩气气氛中进行实验。
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第三章 实验结果和数据分析
§3.1 TG-DSC曲线分析
图3-1是MAI和碘化铅溶入丁内酯溶液的TG-DSC曲线。TG曲线可分
为两部分。第一部分在30--167℃TG曲线下降较快，重量下降了60%左右。在MAI和碘化铅溶入丁内酯溶液中丁内酯的重量约为60%，说明失重是由于丁内酯挥发。1.4-丁内酯的沸点为204℃，在20℃蒸汽压为2kPa，这就说明丁内酯的挥发是由于液、气相之间靠蒸汽压挥发进行的。第二部分是从167℃到350℃，质量下降平缓，失重约为10%，可能的原因是在加热过程中产物的分解过程有气相生成挥发所造成的。 图3-1的DAT曲线中出现了三个放热峰，第一个在50℃左右出现第二个在130℃出现，第三个在260℃左右出现。 CH3NH3PbI3 (四方晶体) CH3NH3PbI3（立方晶体，54℃以上）CH3NH3PbI3是CH3NH3I和PbI2在经1.4-丁内酯加热过程中形成的。因此在第一个放热峰30--90℃主要是四方晶体的CH3NH3PbI3形成，90--130℃主要是立方CH3NH3PbI3形成，反应化学方程式如公式3-1。130--260℃是CH3NH3PbI3的分解[13]。
图3-1黄色悬浮液的TG-DSC曲线
CH3NH3I+PbI2= CH3NH3PbI3
（3-1）
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§3.2 XRD结果
图3-2是本实验所合成的MAI的XRD衍射图谱。在图3-2中XRD衍射
29.74?, 31.71?, 34.62?,
峰位置分别在
35.04?, 38.95?, 40.63?, 43.87?和 50.59?,与PDF卡片（JCPDS：Card
No.010-0737）MAI的{001}, {002}, {101}, {110}, {102}, {003}, {112}, {103}, {200}, {113}, {211}, {104}和{005}晶面相对应，说明合成的MAI是成功的。但是衍射峰的强度有差别。标准卡片上的某些衍射峰明显比本实验测得的衍射峰要高的多。造成这样的原因是因为标准卡片所用的MAI样品是粉末状，晶面取向是随机的。而本实验所用样品是涂抹到玻璃片上做成的了一个膜来进行测量的，有一定的晶体取向。从JCPDS：Card No.010-0737可知CH3NH3I为立方晶体晶格参数为：a=b=0.512nm,c=0.505nm.
图3-4是本次MAI的XRD的衍射图。一些重要的晶胞参数在表3-1中
列出
图3-2 MAI的XRD衍射图谱
图3-3是实验所合成的MAPbI3的XRD衍射图谱。由于MAPbI3是近年
所研究的新材料，在XRD数据库中还没有JCPDS卡片数据。根据参考文献
[14]
，用计算方法得出MAPbI3有两种晶体结构，包括立方晶体（所对应的晶
面指数用·表示）和四方晶体（所对应的晶面指数如图3-4所示）。本实验衍射范围2θ为5-55°而参考文献中2θ为10-35°图3-3与图3-4中，在2θ为10-35°范围与四方晶体中10个衍射峰位置，而图3-4出现11个峰。图3-4是研究者计算所得到的XRD衍射图谱，图中标有●符号的为立方的
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MAPbI3衍射峰，而其他的峰为四方的MAPbI3衍射峰。从图3-4可以看出四方的MAPbI3的衍射峰成对，如{002}与{110}、{112}与{200}、{211}与{202}、{004}与{220}、{114}与{310}。有文献指出，MAPbI3从四方晶体向立方晶体转变是由于C-N键的偏转所致，所以，衍射峰出现成对的特征。而图3-3中在2θ为10-35°范围与四方晶体中10个衍射峰位置，其中{002}与{110}、{211}与{202}、{004）与{220}、{114}与{310}与图3-4所示的四方晶体一致。而{112}与{200}衍射角很近，重合为1个衍射峰。图3-3中相关的衍射峰被标定如表3-1。
图3-3 实验MAPbI3的XRD衍射图
图3-4 参考文献计算MAPbI3的XRD衍射图
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