Новости

Oct 16, 2023

Исследование физико-химических свойств, структурных особенностей и молекулярной динамики органических веществ.

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6133 (2023) Цитировать эту статью

653 доступа

Подробности о метриках

Глубокое понимание физико-химических свойств органо-неорганического гибрида [NH3(CH2)2NH3]2CdBr6, структура которого соответствует формуле [NH3(CH2)2NH3]2CdBr4·2Br, необходимо для его применения в аккумуляторах, суперконденсаторах и топливные элементы. Поэтому целью данного исследования было определение кристаллической структуры, фазового перехода, структурной геометрии и молекулярной динамики этих комплексов. Учитывая его важность, был выращен монокристалл [NH3(CH2)2NH3]2CdBr6; кристаллическая структура оказалась моноклинной. Определены температуры фазового перехода 443, 487, 517 и 529 К, а кристалл термически стабилен до 580 К. Кроме того, химические сдвиги ЯМР 1H, 13C, 14N и 113Cd, вызванные локальным полем, окружающим Резонансное ядро ​​катиона и аниона меняется с ростом температуры вместе с окружением их атомов. Кроме того, время спин-решеточной релаксации 1H T1ρ и 13C T1ρ, представляющие собой перенос энергии вокруг атомов 1H и 13C катиона соответственно, существенно менялись с температурой. Следовательно, изменения координационной геометрии Br вокруг Cd в анионе CdBr6 и координационного окружения вокруг N (в катионе) связаны с изменением водородной связи N–H···Br. Структурная геометрия позволила получить важную информацию об их основном механизме создания органо-неорганических гибридных соединений.

Органо-неорганические соединения типа перовскита широко изучаются в области фотоэлектроники и широко применяются в таких системах, как солнечные элементы и светоизлучающие устройства1,2,3,4,5,6. Физико-химические свойства и структурно-фазовые переходы органо-неорганических соединений связаны с их строением и взаимодействием катионов и анионов7. Недавние достижения в разработке солнечных элементов на основе органических и неорганических гибридных соединений увеличили потребность в характеристике динамики и структуры их различных компонентов в отношении их потенциального воздействия8. В ходе данного исследования были выяснены вышеперечисленные свойства.

Органо-неорганические соединения на основе нуль- и двумерных перовскитов [NH3(CH2)nNH3]BX4 (n = 2, 3, ∙∙∙; B = 55Mn, 59Co, 63Cu, 65Zn, 113Cd; X = Cl, Br) 9,10,11,12,13,14,15,16,17 и [CnH2n+1NH3]2BX412, 18,19,20 представляют интерес благодаря высокой термической стабильности и широкой области применения. Об исследованиях [NH3(CH2)nNH3]BX2X2', содержащих различные ионы галогена, сообщили Abdel-Aal et al.21,22,23. Интересную группу гибридных соединений составляют слоистые соединения типа перовскита, содержащие катионы и слоистые анионы металлов и галогенов. Физические свойства этих соединений обусловлены водородными связями N–H···X между их катионами и анионами13, 14, 24,25,26. Структурная гибкость и нелинейно-оптические свойства этих перовскитов приписываются органическому материалу, тогда как их термические и механические свойства связаны с неорганическим материалом27, 28. Эти соединения привлекательны из-за разнообразия кристаллических структур и фазовых переходов, которые коррелируют с их катионная и анионная структурная динамика.

Были выращены кристаллы [NH3(CH2)2NH3]2CdBr6, а именно [NH3(CH2)2NH3]2CdBr4·2Br, аналогичные указанным выше соединениям, и изучена структура этого монокристалла и ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР) 79Br и О 81Br сообщили Кришнан и др.29. Структура при 300 К была моноклинной, пространственная группа P21/m с постоянными решетки a = 6,69 Å, b = 20,50 Å, c = 6,37 Å, β = 93,4 ° и Z = 4. Два N(1) атомы N(2) катиона [NH3(CH2)2NH3] кристаллографически неэквивалентны. Хотя сообщалось об эксперименте по спектру ЯКР 79,81Br в зависимости от изменения температуры и кристаллической структуры при 300 К, спектр ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и эксперимент по времени спин-решеточной релаксации для других ядер не проводились.