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56号展品-溴化物钙钛矿

一、参赛作品概述

展品名称:溴化物钙钛矿

材料类别:无机材料

创作者名称:林洋彭

所属学校:福建师范大学

参赛论文:Reversible Release and Fixation of Bromine in Vacancy Ordered Bromide Perovskites

二、展品简介

1、展品简介/创新点: 首次用一锅无溴气方法,制备出能够可逆储存溴单质的全无机溴化物钙钛矿材料。

2、性质:黑色相晶体材料,能够可逆释放释放Br2,分解温度均大于200℃,建议低温保存。

3、展品应用领域:Br2的安全运输与储存

4、展品参数:

 

中文名

溴化物钙钛矿

英文名

Bromide Perovskites

简称

BPs

   

展品化学式

Cs4Sb2Br12

Rb4Sb2Br12

Cs2PdBr6

产品简称

CSB

RSB

CPB

产品颜色

黑色

黑色

黑色

产品形貌

块体

块体

 

三、科研笔记

一个意外引发的卤化物钙钛矿的新技能:可逆储溴 

在一次卤化物钙钛矿合成过程中,我观察到一次溶剂热反应后,得到一锅有黑有黄的混合晶体,通过XRD等表征,我才知道原来黑色的晶体是一种叫做Cs4Sb2Br12锑基金属溴化物材料。但是当我每次用酒精清洗黑色晶体表面的残余酸液的时候,那些黑色的晶体,会在空气中慢慢“褪色”,此时的晶体变成“脆脆”的黄色固体。在随后的测试中,才知道是Cs3Sb2Br9CsCl的混合物。结合进一步的紫外光谱、质谱等分析,我们发现是这是由于Cs4Sb2Br12锑基金属溴化物材料分解成Cs3Sb2Br9CsCl,以及一种叫做Br2溴素)的气体。

我们知道:溴素在化工领域起着不可替代的作用,对人类社会的影响是十分深远的。溴素被广泛应用于生产溴化阻燃材料、农药以及锌溴液流电池等。但是根据溴素的MSDS报告以及世界各地发生的严重溴素泄露的事故,可以知道其具有极强氧化性、腐蚀性、强的毒性等,这限制液态溴素在安全储存与运输方面的应用。当今,人们致力于探索能够安全、有效地储存与运输该类气体,从而避免出现安全事故。传统上,人们普遍利用玻璃、陶瓷、铅、蒙乃尔合金等作为储存罐内衬来储存与运输液态溴素,然而蒙乃尔合金是最为昂贵的。此外,传统上的物理储存还涉及到对储存条件的苛刻要求,比如需要往储存罐内添加惰性气体等。这大大增加了生产成本和事故风险。

通过考早期文献得知,国内外有不少专家学者已经开展了溴素的固态储存。现有的材料在合成上比较繁琐,同时也需要直接使用溴素来制备,这不算严格意义上的储溴。我们团队创造性地利用元素间的氧化还原反应,即利用Sb元素和Br元素在合成过程中的电子得失,在无溴素介入下,一步反应合成固态储气材料。在Cs4Sb2Br12的基础上,我们相继合成出Rb4Sb2Br12Cs2PdBr6等固体储溴材料。通过理论计算,我们研究溴气的释放原理。这项工作把实验与理论结合起来,打开了钙钛矿新应用的大门。

 

 

 

 

 

 

 

 

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