钙钛矿纳米晶SiO2包覆策略的构建及其SiO2层界面改性研究
得益于铅卤钙钛矿APbX3(A=CH3NH3+,CH(NH2)2+,Cs+;X=Cl-,Br-,I-)纳米晶(Perovskite nanocrystals, PNCs)优异的光电性能，如高的光致发光量子产率(PLQYs)、窄的荧光半峰宽(FWHM)、强的缺陷容忍度和可调节带隙宽度，以及大的吸光系数和长的电子传输，PNCs在发光二极管(LED)、激光器、太阳能电池和光电探测器等光电光伏领域拥有巨大的潜力。从其晶体合成和材料组成，到有目地的设计晶体的物相和不同结构，材料学家对PNCs性质与应用的研究已经取得了长足的进展。尽管如此，由于PNCs自身的本征离子盐特性，其对光照、湿度、温度等环境因素极为敏感，易导致晶型改变甚至材料分解，极大地制约了PNCs的实际应用。因此，如何提高PNCs稳定性是该领域当前发展的核心问题之一。 包覆策略是提高PNCs稳定性的主要方法之一。在众多包覆手段中，SiO2性质稳定，价格低廉、环境友好且材质透明，是光学材料的理想封装剂。因此本论文就PNCs的SiO2封装策略为研究重点，开展了如下研究： (1)在模板中原位合成钙钛矿纳米晶是得到单颗粒包覆PNCs的理想手段。然而SiO2纳米模板高的表面能使颗粒之间易发生聚集沉降，不易分散，限制了其溶液相关的应用。因此本章在合成中空介孔的二氧化硅模板(HSNSs)的基础上，引入新概念配体-熵配体，利用多支链的短链配体三甲基溴硅烷(TMBS)与长链配体油酰氯(OACl)在HSNSs的硅醇界面进行亲核反应接枝，得到具有(SiO2)壳-(有机链)壳结构的SiO2模板。然后通过毛细效应，将PNCs前驱体溶液浸入HSNSs的空腔中，真空加热去除溶剂，使其原位结晶得到单颗粒可分散的CsPbBr3@HSNSsNPs。长短混合的有机链层赋予模板表面高熵特性，可以在非极性溶剂中表现出良好的溶液加工能力。 (2)探讨了一种简单的CsPbBr3@SiO2NPs合成策略，即通过H2O与三甲基溴硅烷(TMBS)亲核取代诱导CsPbBr3PNCs的合成，与此同时，在H2O和生成的HBr协同作用下，键合在CsPbBr3PNCs表面的APTES快速水解，实现对CsPbBr3PNCs表面SiO2同步封装。相较于传统CsPbBr3@SiO2NPs通过空气中或溶剂中的水分来水解硅氧烷，主动在体系中引入H2O的合成方式更加可控、 高效，能保证较好的重现性和稳定性。此外，在多个PNC共嵌入SiO2壳层内会生成明显的散射峰，为基于PNCs卤素交换激子发射移动/散射比率型均相传感奠定了良好的基础，并以此实现了对血清中Cl-的荧光可视化快速检测。
钙钛矿纳米晶;二氧化硅;熵配体模板;稳定性;包覆改性
闽南师范大学
硕士
有机化学
张茂升;陈国良
2021
中文
TQ127.2
2021-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）