河南科技大学毕业设计（论文）
碘化铅（PbI2） 准备试样 图2-1 实验流程图
HI溶液 甲胺醇溶液 甲基碘化胺（CH3NH3I） CH3NH3PbI3 XRD分析 TD-DSC SEM观察形貌
§2.2.1试样准备
将烧杯，培养皿，药匙等物品先用蒸馏水清洗干净，再用酒精将实验用品清洗，用吹风机吹干备用。氢碘酸和甲胺醇溶液放在零度的环境下保温贮藏，同时将磁力搅拌器也放入零度环境中以达到合适的实验温度。称取碘化铅粉末时用精密天平称取，精确到小数点后四位。试样操作过程中要带好口罩和橡胶手套。同时乙醚等怕见光材料要放在阴凉背光处。
§2.2.2 甲胺醇与氢碘酸的反应制备MAI
将磁力搅拌器直接放入零度环境中（用作实验平台），取清洗过的锥形瓶放在磁力搅拌器之上，用一次性滴管（俩支），分别吸取氢碘酸和甲胺醇溶液，体积比为1：2.4.然后将锥形瓶密封，在磁力搅拌器上搅拌，外部温度环境为0℃。搅拌俩个小时，保证实验充分进行。俩小时后取出，放置入
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常温环境中（磁力搅拌器连同锥形瓶一同取出）。然后在大约70℃的温度下加热蒸干，出现白色晶体。然后对CH3NH3I进行提纯。先用乙醚清洗白色晶体后，再用酒精将晶体全部溶解，再加入乙醚重结晶，重复提纯步骤三次，直到不再出现黄色杂质。将白色晶体（MAI）放入烘干炉内100℃放置24h。取出，放入试样袋中，再放入干燥罐内，保证不受潮。
§2.2.3 MAI与碘化铅的反应制备CH3NH3PbI3
将干燥后的MAI晶体取出，用精密天平称取，然后再称取碘化铅粉末，俩者的质量比为3:1.将俩种固态粉末称取完毕后，加入丁内酯溶液中，然后放入超声波振荡器中12h，使材料混合均匀充。形成透明黄色液体。将得到的黄色悬浮液均匀的涂在50mm×50mm的玻璃片上，然后放入烘干炉中，在160℃下烘24h，得到最终合成CH3NH3PbI3黑色膜。
§2.2.4 XRD试样制备
将试样放入X射线衍射仪中，在加速电压为40kv(Cu靶，λ=0.15418nm)条件下，扫描范围2θ为5°-55°内进行衍射以确定相结构。
§2.2.5 SEM试样的制备
取大小约为50mm×50mm的铝箔作为基底，粘上导电胶。将MAI干燥后的粉末和MAPbI3薄膜分别粘在铝箔上，在真空中镀10nm厚的Ag，以增加导电性。然后将试样放入扫描电子显微镜中，抽真空后进行SEM观察。
§2.2.6 TG-DSC试样的观察
1.DAT（差热）
物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随着有焓的改变，因而产生热效应，其表现为体系与环境（样品与参比物）之间有温度差。热差分析就是通过温差测量来确定物质的理化学性质的一种热分析方法。物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质量的变化就可研究其变化过程。 2.TG曲线（热重法）
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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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