碘化亞錫(SnI?)是一種無機(jī)化合物,化學(xué)式為SnI?,分子量為372.5。它通常呈現(xiàn)為橙黃色或紅色針狀結(jié)晶或結(jié)晶粉末,密度為5.28g/mL(25℃),熔點(diǎn)320℃,沸點(diǎn)714℃。該物質(zhì)在常溫常壓下相對(duì)穩(wěn)定,易溶于苯、氯仿、二硫化碳及堿金屬碘化物溶液,在空氣中易受潮分解,微溶于水。
碘化亞錫屬于離子化合物,晶體結(jié)構(gòu)為正交晶系,每個(gè)錫離子與六個(gè)碘離子配位,化學(xué)鍵同時(shí)具備離子鍵和共價(jià)鍵特性。
因具備獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、光學(xué)帶隙和可調(diào)的電子結(jié)構(gòu),其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下:
1、鈣鈦礦太陽能電池
碘化亞錫是制備錫基鈣鈦礦太陽能電池的關(guān)鍵前驅(qū)體。它與其他有機(jī)或無機(jī)成分混合形成前驅(qū)體溶液,通過溶液旋涂、熱退火等工藝,在基底上生長出鈣鈦礦薄膜。高純度的碘化亞錫有助于提高鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量、抑制錫的氧化,從而提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。例如,南京大學(xué)譚海仁團(tuán)隊(duì)采用錫鉛混合體系,實(shí)現(xiàn)了全鈣鈦礦疊層組件24.5%的認(rèn)證效率。
2、鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLED)
在錫基鈣鈦礦發(fā)光二極管中,碘化亞錫的使用可以有效提高器件的發(fā)光效率。通過與其他材料協(xié)同作用,如與無機(jī)還原劑和錫補(bǔ)償劑共同添加到前驅(qū)體溶液中,能夠增強(qiáng)錫的抗氧化能力,減少缺陷態(tài)密度,提高鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量,進(jìn)而增強(qiáng)薄膜的光致發(fā)光性能,提升PeLEDs的發(fā)光效率。南京工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)曾創(chuàng)下8.3%外量子效率的世界紀(jì)錄。
3、材料科學(xué)研究
碘化亞錫在材料科學(xué)領(lǐng)域被用于研究鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)、生長動(dòng)力學(xué)以及缺陷形成機(jī)制等。例如,武漢大學(xué)王植平團(tuán)隊(duì)通過溶劑工程調(diào)控碘化亞錫的配位環(huán)境,成功解決了錫鉛混合鈣鈦礦薄膜制備中的結(jié)晶不均和錫偏析問題,為高效鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)提供了理論支持。
4、有機(jī)合成領(lǐng)域
在無水四氫呋喃體系中,碘化亞錫可催化鹵代烴與醛/酮反應(yīng),生成仲醇或叔醇。相比傳統(tǒng)鎂試劑(格氏試劑),其優(yōu)勢在于反應(yīng)條件溫和(無需嚴(yán)格無水無氧),且能避免醛類化合物的自身縮合副反應(yīng)。
5、化學(xué)氣相沉積(CVD)
因其易升華的特性,碘化亞錫是CVD技術(shù)中理想的錫源前驅(qū)體。通過精確控制升華溫度和基底溫度,可以直接在目標(biāo)襯底(如SiO?/Si、云母)上沉積出原子級(jí)平整的、大面積二維碘化亞錫薄膜。這些薄膜是研究其本征二維物理性質(zhì)(如拓?fù)浣^緣性、激子行為)的理想平臺(tái)。碘化亞錫蒸氣可以與硫族元素(如S、Se)的蒸氣在高溫下反應(yīng),在襯底上直接生長出高質(zhì)量的二維材料,如SnS、SnSe。
需注意,碘化亞錫在空氣中易氧化,且遇水會(huì)發(fā)生水解反應(yīng),因此在儲(chǔ)存和使用過程中需嚴(yán)格控制環(huán)境條件,以確保材料的性能和穩(wěn)定性。碘化亞錫粉塵對(duì)呼吸道有刺激性,操作時(shí)需佩戴防塵口罩;其溶液可能腐蝕皮膚,需戴丁腈手套,若接觸皮膚需立即用大量清水沖洗。