兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 240339-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0339
肖泽琦1, 高鑫1,2,*(), 张雪迎1, 刘开源1, 岳丽丹1, 秦智奇1, 陈鹏万1,2,3
收稿日期:
2024-04-30
上线日期:
2025-03-26
通讯作者:
基金资助:
XIAO Zeqi1, GAO Xin1,2,*(), ZHANG Xueying1, LIU Kaiyuan1, YUE Lidan1, QIN Zhiqi1, CHEN Pengwan1,2,3
Received:
2024-04-30
Online:
2025-03-26
摘要:
金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能和极具潜力的应用价值,成为目前研究热点之一,钙钛矿材料的元素组成及晶体结构对其性能有重要影响。为实现新型钙钛矿制备,开展冲击加载制备铯铅氯(CsPbCl3)钙钛矿研究。采用爆轰驱动飞片的冲击加载方式,在0.6~0.8的致密度、14.2~27.9GPa的冲击压力条件下实现了CsPbCl3钙钛矿粉末的冲击合成。X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等多种分析表征结果表明回收产物为CsPbCl3钙钛矿粉末。实验结果表明,冲击压力与前体粉末致密度是合成CsPbCl3钙钛矿粉末的2个关键因素。结合实验条件与分析表征结果,对CsPbCl3的合成进行了机理分析,发现当冲击压力在14~17GPa范围内时,可以合成高纯度的CsPbCl3粉体,没有非化学计量比产物形成,表明冲击合成法是一种制备难合成钙钛矿的可行方法。
中图分类号:
肖泽琦, 高鑫, 张雪迎, 刘开源, 岳丽丹, 秦智奇, 陈鹏万. 爆炸冲击合成铯铅氯钙钛矿粉体[J]. 兵工学报, 2025, 46(3): 240339-.
XIAO Zeqi, GAO Xin, ZHANG Xueying, LIU Kaiyuan, YUE Lidan, QIN Zhiqi, CHEN Pengwan. Explosive Shock Synthesis of Cesium Lead Chloride Perovskite Powder[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(3): 240339-.
编号 | 致密度 | 爆速/ (m·s-1) | 飞片厚 度/mm | 装药高 度/mm | 飞片速度/ (km·s-1) | 冲击压力/ GPa |
---|---|---|---|---|---|---|
1-1 | 0.6 | 2100 | 1 | 70 | 1.04 | 14.2 |
1-2 | 0.7 | 15.6 | ||||
1-3 | 0.8 | 17.2 | ||||
2-1 | 0.6 | 2300 | 1 | 100 | 1.28 | 17.9 |
2-2 | 0.7 | 19.6 | ||||
2-3 | 0.8 | 21.6 | ||||
3-1 | 0.6 | 2600 | 1 | 100 | 1.45 | 20.7 |
3-2 | 0.7 | 22.6 | ||||
3-3 | 0.8 | 24.9 | ||||
4-1 | 0.6 | 3200 | 1 | 70 | 1.59 | 23.3 |
4-2 | 0.7 | 25.4 | ||||
4-3 | 0.8 | 27.9 | ||||
5-2 | 0.7 | 2600 | 1 | 80 | 1.35 | 21.0 |
表1 实验条件
Table 1 Experimental conditions
编号 | 致密度 | 爆速/ (m·s-1) | 飞片厚 度/mm | 装药高 度/mm | 飞片速度/ (km·s-1) | 冲击压力/ GPa |
---|---|---|---|---|---|---|
1-1 | 0.6 | 2100 | 1 | 70 | 1.04 | 14.2 |
1-2 | 0.7 | 15.6 | ||||
1-3 | 0.8 | 17.2 | ||||
2-1 | 0.6 | 2300 | 1 | 100 | 1.28 | 17.9 |
2-2 | 0.7 | 19.6 | ||||
2-3 | 0.8 | 21.6 | ||||
3-1 | 0.6 | 2600 | 1 | 100 | 1.45 | 20.7 |
3-2 | 0.7 | 22.6 | ||||
3-3 | 0.8 | 24.9 | ||||
4-1 | 0.6 | 3200 | 1 | 70 | 1.59 | 23.3 |
4-2 | 0.7 | 25.4 | ||||
4-3 | 0.8 | 27.9 | ||||
5-2 | 0.7 | 2600 | 1 | 80 | 1.35 | 21.0 |
材料 | 致密度 | 密度/ (g·cm-3) | Hugoniot参数 | |
---|---|---|---|---|
C/(km·s-1) | S | |||
CsCl+PbCl2 | 0.6 | 4.97 | 3.3796 | 1.0685 |
0.7 | 4.0484 | |||
0.8 | 4.8695 |
表2 阻抗匹配法计算压力所用参数
Table 2 Calculation of pressure parameters by impedance matching method
材料 | 致密度 | 密度/ (g·cm-3) | Hugoniot参数 | |
---|---|---|---|---|
C/(km·s-1) | S | |||
CsCl+PbCl2 | 0.6 | 4.97 | 3.3796 | 1.0685 |
0.7 | 4.0484 | |||
0.8 | 4.8695 |
编号 | 致密度 | 冲击压力/GPa | 晶粒尺寸/nm |
---|---|---|---|
4-1 | 0.6 | 23.3 | 49.2 |
3-1 | 20.7 | 50.4 | |
2-1 | 17.9 | 54.0 | |
1-1 | 14.2 | 61.9 | |
4-2 | 0.7 | 25.4 | 45.6 |
3-2 | 22.6 | 44.7 | |
2-2 | 19.6 | 51.8 | |
1-2 | 15.6 | 80.9 | |
4-3 | 0.8 | 27.9 | 45.2 |
3-3 | 24.9 | 38.9 | |
2-3 | 21.6 | 54.2 | |
1-3 | 17.2 | 61.8 |
表3 不同实验条件下回收产物的晶粒尺寸
Table 3 Grain sizes of recovered products under different experimental conditions
编号 | 致密度 | 冲击压力/GPa | 晶粒尺寸/nm |
---|---|---|---|
4-1 | 0.6 | 23.3 | 49.2 |
3-1 | 20.7 | 50.4 | |
2-1 | 17.9 | 54.0 | |
1-1 | 14.2 | 61.9 | |
4-2 | 0.7 | 25.4 | 45.6 |
3-2 | 22.6 | 44.7 | |
2-2 | 19.6 | 51.8 | |
1-2 | 15.6 | 80.9 | |
4-3 | 0.8 | 27.9 | 45.2 |
3-3 | 24.9 | 38.9 | |
2-3 | 21.6 | 54.2 | |
1-3 | 17.2 | 61.8 |
编号 | 致密度 | 冲击压力/ GPa | Cs4PbCl6:CsPbCl3 相对峰强/% |
---|---|---|---|
2-3 | 0.8 | 21 | 8.01 |
5-2 | 0.7 | 7.54 | |
3-1 | 0.6 | 11.02 |
表4 相同压力下CsPbCl3与Cs4PbCl6的XRD衍射峰峰强比
Table 4 Peak intensity ratio of CsPbCl3 and Cs4PbCl6 under the same shock pressure
编号 | 致密度 | 冲击压力/ GPa | Cs4PbCl6:CsPbCl3 相对峰强/% |
---|---|---|---|
2-3 | 0.8 | 21 | 8.01 |
5-2 | 0.7 | 7.54 | |
3-1 | 0.6 | 11.02 |
元素及总量 | 原子质量百分比/% |
---|---|
Cl | 61.07 |
Cs | 21.02 |
Pb | 17.91 |
总量 | 100.00 |
表5 EDS数据结果
Table 5 EDS results
元素及总量 | 原子质量百分比/% |
---|---|
Cl | 61.07 |
Cs | 21.02 |
Pb | 17.91 |
总量 | 100.00 |
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