无铅钯卤化物 Cs?PdCl?·H?O 的晶体结构、光物理性质及其可见光光电响应研究

《Molecules》：Synthesis, Crystal Structure, Spectroscopic Properties, and Visible-Light Photoresponse of Lead-Free Cs2PdCl4·H2O

　　

摘要

含有正方形平面配位单元的无铅钯卤化物为研究光-物质相互作用提供了一个独特的平台，然而它们的光谱行为和薄膜光电响应仍 largely 未被探索。在此，我们对 Cs₂PdCl₄·H₂O 进行了系统研究，该材料被合成为纳米棒和单晶两种形态，研究涵盖了其结构、光谱、电子及光电响应性质。单晶X射线衍射确认，该一水合物以正交晶系 Cmcm 空间群结晶，并含有离散的 [PdCl₄]^2? 正方形平面单元。粉末X射线衍射验证纳米棒采用相同的晶相，并在室温存放两个月后仍保留其主要衍射特征。X射线光电子能谱确认了 Pd(II) 的氧化态，光学测量确定其直接带隙为 2.32 eV。温度依赖型与时间分辨光致发光揭示了低温下的发射蓝移、增强发射强度以及延长的载流子衰减，这归因于非辐射弛豫受到抑制以及多个发光态的贡献。基于实验确定的单水合物结构的密度泛函理论计算表明，带边态主要由 Cl 3p 和 Pd 4d 轨道主导。热沉积的 Cs₂PdCl₄·H₂O 衍生物薄膜在 397–564 nm 范围内实现了可重复的可见光光电流开关，并在氮气中 504 小时后仍保留其初始响应的 71%。这些发现确立了 Cs₂PdCl₄·H₂O 作为一种对可见光响应的无铅钯卤化物，并为未来的光电传感应用研究奠定了基础。