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二维磁性杂化钙钛矿的性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

能源一直是人类文明发展的重要推动力,随着人类社会的不断发展,人们对煤炭、石油和天然气等化石能源过度开采,传统的化石能源储量有限、不可再生,因此化石能源的枯竭是必不可免的。化石能源在使用的同时会给环境带来巨大的污染,引起诸如温室效应,雾霾天气等影响人类与地球和谐生存的问题。在此背景之下,绿色清洁可再生能源成为如今科学研究的热点[1]。随着人口规模的扩大和技术的发展,对安全方便的电力的需求持续增加。电力通常是由各种类型的发电厂大规模生产的,如核能、水力发电和地热能。然而,对小型发电设备的需求在不断增长,这些小型发电设备主要为智能手机、平板手机、笔记本电脑和汽车等更加私人化的产品供电。因此,开发稳定、高效、轻量化、生态友好的发电系统具有重要意义。钙钛矿太阳能电池具有高吸收率、高开路电压、良好的柔韧性、带隙的可调节性和易加工性,是满足上述条件的理想候选材料[2]

钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙(catio3)相同晶体结构的材料,是gustav rose在1839年发现于俄罗斯乌拉尔山矽卡岩中,后以俄罗斯地质学家l.a.perovski命名。钙钛矿材料结构式一般为abx3,其中a一般为一价阳离子,位于面心立方晶格顶角位置;b通常为二价阳离子,如pb2 ,sn2 等,位于体心位置;x为卤素元素,如cl-,br-,i-,位于面心位置。其晶体结构如图所示,位于体心的二价阳离子与位于面心的卤素离子通过离子键构成[bx6]八面体结构,该八面体在三维空间共顶点连接组成网络状框架[3]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:原料以一定的投料比,采用水热法制备不同磁性元素系列以及不同卤素元素系列的二维磁性钙钛矿材料cs2bx4(b=fe, co, mn, ni; x=cl,br, i)。

材料表征:对制备出的二维磁性钙钛矿材料进行结构表征和光学与磁学性能测试,利用x射线荧光光谱对材料成分进行定性与定量的分析,采用x射线衍射表征其相结构,利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究其形貌,测量该薄膜材料的光致发光谱对其光学性能进行评估,并通过综合物性测量系统分析其磁学性质。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,采用水热法制备不同卤素系列和不同磁性元素系列的二维全无机钙钛矿材料。

第8-11周:通过x射线荧光光谱,扫描电子显微镜、x射线衍射、光致发光谱和综合测量物性系统研究钙钛矿薄膜的成分形貌、结构、光学性能和磁性性能。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] elumalai n k, mahmud m a, wang d, et al.perovskite solar cells: progress and advancements[j]. energies. 2016, 9(11):861-881.

[2] jin hyuck heo, min ho lee, dae ho song, et al.highly stable all-inorganic pb-free perovskite solar cells[j].j.nanoelectron.optoelectron.2018, 13(12):1764-1768.

[3] constantinos c. stoumpos, duyen h. cao, daniel j.clark, et al. ruddlesden-popper hybrid lead iodide perovskite 2d homologoussemiconductors[j]. chemistry materials. 2016, 28:2852-2867.

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