러들덴-포퍼 단계

Ruddlesden-Popper phase

Rudlesden-Popper(RP) 상은 페로브스카이트 구조의 일종으로, 2차원 페로브스카이트와 같은 슬래브에 양이온을 혼합한 것이다.RP상의 일반적인 공식은n+1n3n+1 ABX이며, 여기서 A와 B는 양이온, X는 음이온(예를 들어 산소), n은 페로브스카이트 유사 [1]스택의 8면체층 수입니다.일반적으로 페로브스카이트형 구조와 NaCl형(즉, 암석염형) 구조가 혼재하여 발생하는 상구조를 가진다.

이 단계들은 S.N. Rudlesden과 P.의 이름을 따왔다.1957년 [2][3]루들덴-포퍼 구조를 합성하고 기술한 포퍼.

(a) SrRuO(n = 1) 및 (b) SrRuO24327(n = 2) 단계의 단위 셀.다면체는 페로브스카이트와 비슷한 층의 일부입니다.이 예에서 A = A' = Sr2+.

크리스털 구조

일반적인 RP 공식n+1n3n+1 ABX는 AA'2BX로n3n+1 표기할n-1 수 있다. 여기서 A와 A'는 알칼리, 알칼리 토류 또는 희토류 금속이고 B는 전이 금속이다.A 양이온은 페로브스카이트 층에 위치하며 음이온에 의해 조정되는 12배 입방정면체이다(CN = 12).A' 양이온은 배위수가 9(CN = 9)이며, 페로브스카이트층과 중간 블록층의 경계에 위치한다.B 양이온은 음이온성 팔면체, 피라미드,[4] 사각형 안에 있습니다.

합성

첫 번째 일련의 Rudlesden-Popper 단계인 SrTiO24, CaMnO24 및 SrLaAlO는4 1957년 [2]분말 X선 회절(PXRD)에 의해 확인되었다.이러한 화합물은 적절한 산화물과 탄산염을 올바른 비율로 가열하여 형성되었습니다.

최근 페로브스카이트 유사 구조에 대한 관심이 높아지고 있으며 이러한 화합물을 합성하는 방법이 더욱 개발되고 있다.종래의 고체 방법과는 달리, 이러한 종류의 물질을 합성하기 위해서, 키미두스 또는 연화학적 기술이 자주 이용된다.이러한 연화학적 기법에는 층상 페로브스카이트의 [5]이온 교환 반응, 층간 구조 단위를 수반하는 이온 교환 반응, 국부 화학적 응축 반응 및 층상 페로브스카이트의 다단계 인터컬레이션 반응과 같은 기타 기술이 포함됩니다.

적용들

모체 페로브스카이트 상과 유사하게, 루들덴-포퍼 상은 거대한 자기 저항, 초전도, 강유전체, 촉매 활동,[6] 백색 발광 다이오드,[7] 섬광기,[8][9] 태양 [10][11]전지와 같은 흥미로운 특성을 가질 수 있다.

Rudlesden-Popper 단계3310 LaSrFeO는 충전식 금속-공기 [12]배터리에 사용하기 위해 개발된 적층된 페로브스카이트의 예입니다.Rudlesden-Popper 구조의 적층 특성으로 인해 페로브스카이트 층 사이에 위치한 산소를 쉽게 제거할 수 있습니다.산소 원자의 용이한 제거는 재료의 산소 진화 반응(OER) 및 산소 환원 반응(ORR)의 효율성에 영향을 미칩니다.금속-공기 배터리에서 OER은 공기 전극에서 발생하는 충전 과정이며 ORR은 방전 반응입니다.

(R-NH3)2ABX라는n-1n3n+1 공식의 루들덴-포퍼상 페로브스카이트는 태양전지용으로 개발되고 있다.여기서 R-NH는3+ 장척 유기사슬 또는 고리형 암모늄 양이온, A는 메틸아민(MA) 또는 포름아미딘(FA), B는 Pb 또는 Sn, X는 할로겐 [11]이온이다.

레퍼런스

  1. ^ Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon. p. 602. ISBN 0-19-855370-6.
  2. ^ a b Ruddlesden, S.N.; Popper, P. (1958). "The compound Sr3Ti2O7 and its structure". Acta Crystallogr. 11: 54–55. doi:10.1107/S0365110X58000128.
  3. ^ Ruddlesden, S.N.; Popper, P. (1957). "New compounds of the K2NiF4 type". Acta Crystallogr. 10: 538–539. doi:10.1107/S0365110X57001929.
  4. ^ Beznosikov, B.V.; Aleksandrov, K.S. (2000). "Perovskite-like crystals of the Ruddlesden-Popper series". Crystallography Reports. 45: 792–798. doi:10.1134/1.1312923.
  5. ^ Schaak, R.E.; Mallouk, T.E. (2002). "Perovskites by Design: A Toolbox of Solid-State Reactions". Chemistry of Materials. 14: 1455–1471. doi:10.1021/cm010689m.
  6. ^ Shimizu, Ken-ichi; Itoh, Seiichiroh; Hatamachi, Tsuyoshi; Kodama, Tatsuya; Sato, Mineo; Toda, Kenji (2005-10-01). "Photocatalytic Water Splitting on Ni-Intercalated Ruddlesden−Popper Tantalate H2La2/3Ta2O7". Chemistry of Materials. 17 (20): 5161–5166. doi:10.1021/cm050982c. ISSN 0897-4756.
  7. ^ D. Smith, Matthew; Karunadasa, Hemamala (20 February 2018). "White-Light Emission from Layered Halide Perovskites". Acc. Chem. Res. 51: 619. doi:10.1021/acs.accounts.7b00433. PMID 29461806.
  8. ^ Birowosuto, Muhammad Danang (16 November 2016). "X-ray Scintillation in Lead Halide Perovskite Crystals". Sci. Rep. 6: 37254. arXiv:1611.05862. Bibcode:2016NatSR...637254B. doi:10.1038/srep37254. PMC 5111063. PMID 27849019.
  9. ^ Xie, Aozhen; Maddalena, Francesco; Witkowski, Marcin E.; Makowski, Michal; Mahler, Benoit; Drozdowski, Winicjusz; Springham, Stuart Victor; Coquet, Philippe; Dujardin, Christophe; Birowosuto, Muhammad Danang; Dang, Cuong (2020-10-13). "Library of Two-Dimensional Hybrid Lead Halide Perovskite Scintillator Crystals". Chemistry of Materials. 32 (19): 8530–8539. doi:10.1021/acs.chemmater.0c02789. ISSN 0897-4756.
  10. ^ Tsai, H; et al. (August 2016). "High-efficiency two-dimensional Ruddlesden-Popper perovskite solar cells". Nature. 536: 312–316. doi:10.1038/nature18306.
  11. ^ a b Qiu, Jian; Zheng, Yiting; Xia, Yingdong; Chao, Lingfeng; Chen, Yonghua; Huang, Wei. "Rapid Crystallization for Efficient 2D Ruddlesden-Popper (2DRP) Perovskite Solar Cells". Adv. Funct. Mater. 29: 1806831. doi:10.1002/adfm.201806831.
  12. ^ Takeguchi, T.; Yamanaka, T.; Takahashi, H.; Watanabe, H.; Kuroki, T.; Nakanishi, H.; Orikasa, Y.; Uchimoto, Y.; Takano, H.; Ohguri, N.; Matsuda, M.; Murota, T.; Uosaki, K.; Ueda, W. (2013). "Layered Perovskite Oxide: A Reversible Air Electrode for Oxygen Evolution/Reduction in Rechargeable Metal-Air Batteries". Journal of the American Chemical Society. 135: 11125–11130. doi:10.1021/ja403476v. PMID 23802735.