Uncovering the Subtleties of Solvation and Speciation of Organic Halide Salts in Organic Solvents

卤化物 化学 溶剂化 遗传算法 无机化学 有机溶剂 有机化学 溶剂 溶剂效应 水溶液 计算化学 溶解度 有机化学品 光化学
作者
Emily Hiralal,Farhan Shaikh,Ivan Keresztes,John A. Marohn,Paulette Clancy,Lara A. Estroff
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:130 (18): 4809-4821
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.6c00787
摘要

Despite the importance of solution chemistry in the design of synthesis and processing routes for lead halide perovskite thin films and crystals, a detailed molecular-level understanding of key solution species prior to the addition of lead salts remains unclear. Here we study solutions comprised of an organic cation (CH 3 NH 3 + (MA + ) or CHN 2 H 4 + (FA + )) and a halide (Cl –, Br –, or I – ) in one of four organic solvents: γ-butyrolactone (GBL), N, N -dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), or tetrahydrothiophene 1-oxide (THTO). We interrogate speciation and solvation dynamics through a combination of 1 H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and room temperature ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations. We elucidate the roles of each species in directing cation-halide ion pair formation, cation–solvent hydrogen bonding, and the intramolecular conformational freedom of the organic cation. In doing so, we identify trends in the propensity of different solvents to favor the formation of contact ion pairs (DMSO and THTO) versus solvent-separated ion pairs (DMF and GBL as well as THTO). Using insights from AIMD simulations, we propose factors that govern the solubility of the organic halide salt in organic solvent that are consistent with experimental observations. AIMD simulations additionally reveal a “halide-hopping” phenomenon in certain systems. This experimental-computational investigation has defined the key solution interactions that exist in perovskite precursor solutions prior to the addition of lead salts, thus laying the foundation for future experiments investigating how solvation and solution speciation direct the crystallization pathway of lead halide perovskites. The nuance and subtlety of the effects of changing the cation, halide, or solvent is surprisingly rich, and not easily categorized in simplistic correlations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
洪子睿发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
生生发布了新的文献求助10
2秒前
阿奶完成签到,获得积分10
2秒前
lingfeng888888完成签到,获得积分10
2秒前
Lily完成签到 ,获得积分10
3秒前
乐之发布了新的文献求助20
3秒前
硬币完成签到,获得积分10
4秒前
小小完成签到 ,获得积分10
4秒前
爱撒娇的早晨关注了科研通微信公众号
5秒前
6秒前
7秒前
Akim应助lingfeng888888采纳,获得10
7秒前
Research发布了新的文献求助10
7秒前
CodeCraft应助LEESO采纳,获得30
8秒前
8秒前
ou发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
婳祎完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
优美伟泽发布了新的文献求助10
13秒前
啊萍发布了新的文献求助10
13秒前
乐之完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
文静飞阳完成签到,获得积分20
13秒前
洪子睿完成签到,获得积分10
14秒前
Holden发布了新的文献求助10
15秒前
烟花应助RR采纳,获得10
15秒前
塔木完成签到,获得积分10
15秒前
yangbo完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
18秒前
18秒前
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7349263
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8961147
关于积分的说明 19032887
捐赠科研通 6999212
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3220701
关于科研通互助平台的介绍 2385483
邀请新用户注册赠送积分活动 2200968