6月11日,记者了解到,南京大学化学化工学院的李玲玲博士、陈子轩博士、朱俊杰教授等与南京医科大学的陈芸教授合作制备了一种集CsPbBr3钙钛矿量子点、共反应剂、包覆硅基质于一体的纳米复合物,实现了CsPbBr3量子点的高效、稳定ECL。他们通过在CsPbBr3量子点和烷氧基硅烷的混合溶液中引入含不同功能基团的共反应剂,烷氧基硅烷的水解可使共反应剂与CsPbBr3量子点同步嵌入硅基质中。

南京大学制备高稳定钙钛矿纳米材料 为ECL研究提供新思路

一方面,外围硅基质可以降低外界环境对钙钛矿材料的影响从而提高其稳定性。另一方面,纳米复合物内部负载了大量CsPbBr3量子点和共反应剂,二者之间的相互作用及电子传递距离缩短,能量损失减少,从而获得高效稳定的自增强ECL。研究发现,通过改变共反应剂的功能基团种类及数量,可以调控该钙钛矿三元纳米复合物的ECL效率,最高可达到传统的三联吡啶钌/三丙胺体系的10.2倍。该工作借助自增强ECL机制来解决钙钛矿纳米材料稳定性与ECL电荷传递、物质扩散之间的矛盾,为钙钛矿纳米材料的ECL研究提供了新的思路。

南京大学制备高稳定钙钛矿纳米材料 为ECL研究提供新思路

作为当今炙手可热的明星材料,钙钛矿纳米材料因其优异的光电性能,超高的荧光量子产率及缺陷耐受性,有望作为新一代的高效电致化学发光(ECL)材料。然而,由于钙钛矿材料属于离子型半导体材料,环境敏感性成为制约其ECL发展的重要因素。目前提高钙钛矿纳米材料环境稳定性的方法大都有赖于在其外围形成致密的隔绝层,导致其界面电荷传输和物质扩散的难度增加,不利于ECL信号的产生。因此,在钙钛矿纳米材料的稳定性和电子输运效率方面寻找平衡点以达到最优化ECL效率是当前的研究重点。


卤化物钙钛矿是一类*有研究应用前景的光电子学和光伏材料。这些材料具有着较长的电荷载流子扩散长度,因此可以有效地吸收可见光,并且它们的制造工艺简单价格低廉。光学器件的性能也可以通过纳入纳米尺度的颗粒来改善,纳米尺度的颗粒具有远远优于其聚合体衍生物的发光和吸收特性。所以科学家们十分热衷于尝试将这两种工艺方法结合起来。但是挑战在于微小的钙钛矿颗粒化学性质并不总是稳定的,并且它们的原子晶体结构难以控制。


连接分子,又称为配体,可以稳定纳米晶体。这种所谓的钝化可以通过在钙钛矿颗粒周围形成电绝缘壳,从而抑制其在电子器件中的有效性。

南京大学制备高稳定钙钛矿纳米材料 为ECL研究提供新思路

如今,Osman Bakr的研究团队以及来自阿卜杜拉国王科技大学和上海技术大学的合作者们共同创造了由碘化铯-碘化铅制成的由2,2'-亚氨基二苯甲酸(IDA)配体钝化的卤化物钙钛矿纳米晶体。他们表示,这种钝化处理工艺提供了必要的化学稳定性,同时这种稳定性对光电子器件十分有必要。钝化过程很简单:只需将IDA粉末添加到纳米晶体溶液中,并使用离心机除去过量的IDA即可。


该工作以“Sustainable and Self-Enhanced Electrochemiluminescent Ternary Suprastructures Derived from CsPbBr3 Perovskite Quantum Dots”为题,于6月4日在线发表在材料研究领域的重要期刊《Advanced Functional Materials》上(https://doi.org/10.1002/adfm.201902533)。 研究工作得到了国家自然科学基金、科技部国际合作项目等课题的资助。


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