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晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)

晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)此外,CsPbBr3本身可以用作异质结光催化剂中的有效可见光吸收剂。然而,TiO2和CsPbBr3的组合仍未得到很好的探索,只有少数小组研究了这一问题。Zheng和他的同事证实,CsPbBr3 PQDs涂覆TiO2后,其稳定性得到了显着提高,但是高温煅烧过程导致荧光降解了近90%。根据之前的报道,CsPbBr3 PQDs可以通过十二烷基二甲基溴化铵建立的增强键来保护免受损伤。同样,具有分支结构的封顶配体也被认为能够与PQDs协调,其强大的空间效应可以有效保护PQDs不被破坏,从而显著提高PQDs的稳定性。但是,与传统的II-VI,III-V半导体QDs相比,水解反应通常会导致PQDs聚集甚至分解。例如,在水辅助原硅酸四乙酯水解过程中,即使在形成二氧化硅层之前,水也会淬灭PQDs的荧光。尽管成功地涂覆二氧化硅可以显着提高PQDs的稳定性,正如Zhong小组发表的论文一样,但要避免在壳形成过程

编辑推荐:为了解决钙钛矿量子点稳定性差的问题,作者采用低温溶剂热法合成了高度稳定的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料。该复合材料不仅表现出优异的光催化活性,而且能够构建高度稳定的白光发光二极管。

卤化铅钙钛矿量子点(PQDs)是近年来出现在发光材料研究领域的一个很有前途的钙钛矿分支。然而,在PQDs实际应用之前,其稳定性差的问题还没有得到解决。

在此,西安交通大学等单位的科研人员提出了一种三辛基膦(TOP)辅助预保护低温溶剂热合成高稳定性CsPbBr3/TiO2纳米复合材料。由于支链配体的保护和较低的壳形成温度,这些TOP修饰的CsPbBr3 PQDs成功地掺入了TiO2块体中,而不会损失荧光强度。由于两种母体材料的优异性质都保留在CsPbBr3/TiO2纳米复合材料中,因此,制备的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料不仅显示出优异的光催化活性,而且产生了改善的PL稳定性,从而能够构建高度稳定的白光发光二极管,并光降解罗丹明B。相关论文以题为“Trioctylphosphine-Assisted Pre-protection Low-Temperature Solvothermal Synthesis of Highly Stable CsPbBr3/TiO2 Nanocomposites”发表在J. Phys. Chem. Lett.期刊上。

论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.1c00693

晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)(1)

作为一种新兴的发光材料,基于立方结构的钙钛矿量子点(PQDs)是钙钛矿的一个很有前途的分支,它具有许多迷人的光学特性,如窄的半峰宽、高的光致发光量子产率(PLQYs)以及与成分和尺寸有关的发射波长。这些迷人的光学特性使得CsPbX3 (X = Cl Br,或I) PQDs不仅在纳米科学的基础研究中,而且在各种光电器件中都是非常有前途的材料。尽管基于PQDs的光电设备已经取得了令人难以置信的进步,但稳定性差的问题尚未得到很好的解决。当PQDs长时间暴露在辐射,湿气或高温下时,它通常会迅速降解,这可能会导致材料存储,制造和设备操作发生重大变化。

最近,已经证明通过封盖配体进行表面钝化是一种通用且有效的方法,其可以通过将更多的卤素原子引入卤素空位来增强PQDs的稳定性。除了表面钝化外,已证实具有高化学稳定性的涂层可以钝化并保护易碎的核心组分,这有利于PQDs的长期稳定性。更具吸引力的是,用亲水性外壳包覆PQDs不仅可以使这些疏水性PQDs溶于水并且具有生物相容性,而且可以防止Pb泄漏,并可以用作新型荧光探针,当被紫外线激发时,该探针可以在细胞中发光。众所周知,由于二氧化硅在可见光区域的高透明性和化学稳定性,它通常用于封装荧光量子点,理论上,二氧化硅也非常适合于封装PQDs。

但是,与传统的II-VI,III-V半导体QDs相比,水解反应通常会导致PQDs聚集甚至分解。例如,在水辅助原硅酸四乙酯水解过程中,即使在形成二氧化硅层之前,水也会淬灭PQDs的荧光。尽管成功地涂覆二氧化硅可以显着提高PQDs的稳定性,正如Zhong小组发表的论文一样,但要避免在壳形成过程中造成损坏仍然是一个挑战。与二氧化硅涂层相比,TiO2涂层不仅可以保护PQDs核心不受损坏,而且可以赋予PQDs更强大的功能,例如光催化作用。

此外,CsPbBr3本身可以用作异质结光催化剂中的有效可见光吸收剂。然而,TiO2和CsPbBr3的组合仍未得到很好的探索,只有少数小组研究了这一问题。Zheng和他的同事证实,CsPbBr3 PQDs涂覆TiO2后,其稳定性得到了显着提高,但是高温煅烧过程导致荧光降解了近90%。根据之前的报道,CsPbBr3 PQDs可以通过十二烷基二甲基溴化铵建立的增强键来保护免受损伤。同样,具有分支结构的封顶配体也被认为能够与PQDs协调,其强大的空间效应可以有效保护PQDs不被破坏,从而显著提高PQDs的稳定性。

晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)(2)

图1.(a-c)未修饰的CsPbBr3 PQDs和(d-f)T-PQDs的TEM,HAADF-STEM和HRTEM图像。(g-i)T-PQDs的Cs(红色),Pb(绿色)和Br(青色)的STEM-EDS映射。插图显示了两个样本的大小分布直方图。

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图2.(a)通过TOP的预保护策略嵌入TiO2整体中的CsPbBr3 PQDs的示意图。(b)FTIR光谱和(c)EDS光谱:未经修饰的CsPbBr3 PQDs(红色),T-PQDs(绿色)和CsPbBr3/TiO2纳米复合材料(橄榄色)。

晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)(4)

图3.(a-i)用200μLTBO合成的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料:(a和b)TEM图像,(c)HRTEM图像,以及(d-h)分别为Cs,Pb,Br,Ti和O的HAADFSTEM和STEM-EDS映射。(j)用100μL TBO合成的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料。(k和l)分别用300μL TBO合成的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料的TEM和HRTEM图像。

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图4.(a)XRD光谱。(b)PL。(c)PL寿命。(d和e)UPS频谱。(f)带隙。(g)在该系统中CsPbBr3和TiO2的带隙分布。(h)XPS光谱。(i)O 1s的HRXPS光谱。插图f的插图显示了T-PQDs(绿色)和CsPbBr3/TiO2(200μL TBO)(橄榄色)的紫外可见光谱。

晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)(6)

图5.(a-c)紫外线照射稳定性测试。(d)水稳定性测试。(e)离子交换稳定性测试。(f)TGA。(g和i)光学图像。(h和j)接触角。T-PQDs(绿色)和CsPbBr3/TiO2纳米复合材料(200μL TBO)(橄榄色)。

晶核coa材料(低温溶剂热法合成一种高稳定纳米复合材料)(7)

图6.(a)结构图,封装的器件和柔性PQDs膜。(b)WLED的CIE色度坐标(20 mA)。(c)WLED的PL光谱与工作电流的关系。(d)100 mA下WLED的PL光谱随时间变化。(e)相对RhB浓度随照明时间的变化。(f)相对RhB浓度作为循环和浸泡的函数。

总之,作者展示了TOP辅助的预保护低温溶剂热合成高度稳定的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料。发现所制备的CsPbBr3/TiO2纳米复合材料不仅显示出增强的光催化活性,而且显示出改善的PL稳定性,包括光稳定性,耐水性和热稳定性。结果表明,CsPbBr3/TiO2纳米复合材料不仅被用作可光降解的RhB,而且能够实现高度稳定的WLED。(文:无计)

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