全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的表面包覆策略及白光LED应用研究进展

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶CsPbX_(3)(X=Cl、Br、I)具有量子产率高、载流子寿命长、带隙窄、光谱可调范围广等优异的光电性能,在发光二极管(LED)、太阳能电池、光电探测等领域有着广阔的应用前景。然而,由于离子化合物的本征特性,其在水分、光照以及温度的作用下不能稳定存在,严重阻碍了该纳米晶在光电领域的应用。近年来,科研工作者相继报道了各种提高钙钛矿纳米晶稳定性的方法,如离子掺杂、表面钝化和表面包覆等策略。与离子掺杂和表面钝化相比,表面包覆策略不仅隔离了环境因素对CsPbX_(3)纳米晶的影响,还阻止了不同阴离子组分的钙钛矿纳米晶间的阴离子交换,提高了纳米晶的稳定性。因此,本文详细介绍了全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的包覆机理,同时重点从聚合物薄膜、氧化物、金属有机框架和沸石等包覆材料层面介绍表面包覆策略的优越性,最后总结了复合材料在照明和显示领域的应用。

无铅钙钛矿纳米晶的制备及其光催化二氧化碳还原性能研究

具有优异光电性能的全无机铅卤钙钛矿是用于光催化二氧化碳还原的理想材料,但是铅的毒性和固有的不稳定性限制了其商业化应用。为此,采用反溶剂法分别制备了无铅钙钛矿材料Cs_(2)PtBr_(6)微晶和Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶,利用SEM、TEM、XRD和紫外可见吸收光谱等方法对样品的形貌、组成和光电性能进行了表征。结果表明,将Cs_(2)PtBr_(6)微晶转化为Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶后,样品的比表面积增大,可见光范围内的吸收性能增强,光生载流子平均寿命由Cs_(2)PtBr_(6)微晶的1.83 ns延长到Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶的2.42 ns,并且Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶中的平均光电流密度是Cs_(2)PtBr_(6)微晶相应值的6.4倍,Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶的电荷转移电阻值小于Cs_(2)PtBr_(6)微晶的电荷转移电阻值,Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶的光生载流子的分离效率和转移效率得到提高。其中,在搅拌温度为50℃时合成的Cs_(2)PtBr_(6)纳米晶具有最高的光催化活性,在反应气组成为V_(CO_(2)):V_(H_(2)):V_(N_(2))=21:63:16、总质量空速为20000 mL/(g·h)和可见光照射反应3 h的条件下,其一氧化碳的产量为74.8μmol/g,且一氧化碳选择性达到100%。以上结果可为开发高性能的光催化剂提供参考。

无铅卤系钙钛矿在制革加工中的应用前景

皮革作为一种兼具实用性和时尚性的天然材料,已经深入生活的方方面面。为了适应时代发展,皮革行业亟需丰富产品的功能性。现有研究表明,将纳米材料引入制革加工中可赋予皮革抗菌、阻燃、耐黄变等功能。近年来,无铅卤系钙钛矿类纳米材料因其可见光吸收能力强、结构可调等特点在光电领域得到广泛应用,这也使其在皮革行业中展现出巨大的应用潜力。文章首先阐述了无铅卤系钙钛矿的结构演变,总结了无铅卤系钙钛矿的制备方法及其优缺点,同时对其在制革加工中的应用进行了探讨。最后,就现阶段无铅卤系钙钛矿在制革加工中应用存在的问题及今后的应用方向及前景进行了展望。

无铅卤系钙钛矿纳米晶:新一代光催化材料

由于TiO_(2)光催化材料具有反应速度快、稳定性好、不产生二次污染等优点,常被应用于污染物降解、CO_(2)还原、制氢等领域,然而TiO_(2)可见光利用率低,限制了其进一步广泛应用。近年来,无铅卤系钙钛矿纳米晶由于其带隙可调、可见光吸收能力强等优势在光催化领域显示出巨大的潜力。相关研究表明:无铅卤系钙钛矿纳米晶可成功应用于CO_(2)还原、有机污染物降解等领域,效果显著。基于此,本文首先阐述了无铅卤系钙钛矿纳米晶的制备方法,并系统地总结了其在CO_(2)还原、制氢、污染物降解、NO去除等领域的应用研究进展,最后就现阶段无铅卤系钙钛矿纳米晶光催化材料研究中存在的问题及今后的研究方向进行了分析和展望。

铅基卤化物钙钛矿纳米晶掺杂研究进展

铅基卤化物钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)半导体纳米晶由于具有窄半峰宽、可调发射波长、高荧光量子产率等优异的光电特性,在发光二极管、激光器、太阳能电池等领域有很广阔的应用前景。通过化学掺杂的方法将掺杂原子引入到钙钛矿纳米晶中,可以改变纳米晶的光电性质,包括带隙宽度、光致发光强度、荧光量子产率和稳定性,掺杂原子种类和浓度也会影响钙钛矿纳米晶的电子能带结构和荧光特性,因此针对钙钛矿纳米晶的掺杂成为了近年来的研究热点。ABX_(3)型纳米晶的A/B/X位均可被杂质原子取代,研究发现,B位掺杂对纳米晶性质的影响更为明显,综述了铅基卤化物钙钛矿纳米晶的B位掺杂方法、机理及对其结构和光电性能的影响,掺杂元素主要包括Mn,Ln,Sn和碱土金属等。掺杂上述离子可有效改善钙钛矿纳米晶光学性能和稳定性,并进一步推动其实际应用。

CdBr_(2)后处理制备带隙可调的Mn∶CsPbX_(3)钙钛矿纳米晶及其发光性质

铅卤钙钛矿(APbX_(3),A=Cs、MA、FA,X=Cl、Br、I)纳米晶(NC)因其卓越的光电性质受到广泛关注,但Mn的4T1-6A1能级与带边能级不易匹配,制备高质量Mn掺杂钙钛矿晶体仍然存在困难。通过CdBr_(2)后处理技术,在室温下获得了光学带隙可调的Mn∶CsPbX_(3)(X=Cl、Br)纳米晶。通过B位金属和阴离子共掺杂法,实现稳定高效的Mn红光发射。将痕量CdBr_(2)后处理液逐滴加入Mn∶CsPbCl_(3)纳米晶原液中,可以将带边激子发光波长从405 nm调控到475 nm,Mn发光寿命呈单指数衰减,获得的纳米晶量子产率最高达97%。卤素离子交换影响了Mn周围晶体场环境,导致Mn发光寿命变短。通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)进行形貌结构分析,发现CdBr_(2)处理前后钙钛矿纳米晶立方形状没有明显变化,XRD衍射峰位保持不变,表明成功实现了金属离子和卤素离子的共交换。此外,通过变温动力学研究发现,这种发光增强源于Cd离子掺杂减少了纳米晶的非辐射缺陷态,增强了激子到Mn的能量传递。这种后处理的B位阳离子掺杂技术可能成为提高钙钛矿晶体量子产率的普适方法。

通过溴碘比调节无铅钙钛矿纳米晶的荧光特性

卤化物钙钛矿化合物作为具有可调特性的半导体材料引起了人们的兴趣,由于其加工方式廉价,使其在电子领域中有巨大的应用潜力。然而,铅的毒性仍然阻碍了卤化物钙钛矿化合物的实际应用,因此亟需开发无铅卤化物钙钛矿。采用配体辅助沉积法,在室温下制备了Cs_(3)Bi_(2)(I_(x)Br_(1-x))9(x=1、0.9、0.7、0.5、0.3和0.1)钙钛矿纳米晶,并通过调节溴碘比,调节了钙钛矿纳米晶的波长。所制备的纳米晶属于六方晶系,通过X射线衍射仪可以发现,随着Br离子添加量的增加,Cs_(3)Bi_(2)(I_(x)Br_(1-x))9的晶体结构逐渐发生转变;荧光光谱和Commission Internationale de l′Eclairage图谱显示,通过调节溴碘比,Cs_(3)Bi_(2)(I_(x)Br_(1-x))9荧光发射从绿色逐渐转变为蓝色,实现了蓝绿范围内连续的光谱调节。上述方法为无铅全无机钙钛矿纳米晶体的快速阴离子交换,提供了一种新的方案。

无机铅卤钙钛矿纳米晶的合成、性能及应用

无机铅卤钙钛矿Cs Pb X3（X=Cl,Br,I）纳米晶因具有较高荧光量子效率（-90%）、发光波长覆盖整个可见光谱（400-700 nm）、半高宽相对较窄（12-42 nm）等诸多优点而备受关注,这些性能使之成为当前最具有潜在应用价值的发光材料之一。因此,近年来对该类无机铅卤钙钛矿材料的报道越来越多。本文主要介绍了无机铅卤钙钛矿发光材料的发展历程、结构、制备方法、生长机理及当前的主要应用领域等,最后概括了无机铅卤钙钛矿发光材料在当前研究背景下所面临的问题并展望了下一阶段的发展方向,为进一步提高其光学性能及开发新型高效的无机铅卤钙钛矿发光材料奠定基础。

铅卤钙钛矿纳米晶的电致化学发光

卤化铅钙钛矿纳米晶体(Lead halide perovskites nanocrystals,LHP NCs)具有高摩尔吸光度系数、晶格缺陷高容忍度、超高载流子迁移率和窄发射半峰宽等优良特性,其研究在光伏和光电子领域得到了广泛的重视,而LHP NCs优良的光电特性也使之在分析传感领域受到关注。近年来,国内外相继发表了多篇综述文章,包括LHP NCs的合成、提高LHP NCs材料稳定性的方法及其在太阳能电池、LED、激光、光催化等方面的应用。然而,目前LHP NCs在传感领域,特别在电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)方面的研究和应用,还缺乏比较系统的综述。该文综述了LHP NCs的ECL研究及其应用情况,讨论了LHP NCs ECL相关研究中存在的问题和面临的挑战,以期增加读者对LHP NCs ECL研究现状和未来发展趋势的了解。

铅卤钙钛矿/聚丙烯腈纤维膜的制备及其传感性能研究

以溴化铯(CsBr)、溴化铅(PbBr_(2))为原料,采用室温重结晶法制得铅卤钙钛矿(CsPbBr_(3)),然后将其与聚丙烯腈(PAN)共混,通过静电纺丝制得CsPbBr_(3)/PAN纳米纤维膜,并以纳米纤维膜作为压电层,铜作为上下电极组装成传感器,研究了CsPbBr_(3)的晶体结构,以及CsPbBr_(3)/PAN纳米纤维膜的微观形貌、热稳定性及传感性能。结果表明:制备的CsPbBr_(3)颗粒大小均匀,形貌均一;当PAN质量分数为7%时,CsPbBr_(3)/PAN纳米纤维膜中CsPbBr_(3)颗粒分散均匀,质量损失10%时的热分解温度为480℃,热稳定性较好;以CsPbBr_(3)/PAN纳米纤维膜作为压电层的传感器可以输出稳定的电压、电流信号,并且随着压力增加,输出信号逐渐增强,并且能够监测人体各个部位运动产生的生理信号。

Mn掺杂CsPbCl_(x)Br_(3-x)@Cs_(4)PbCl_(6)核/壳结构钙钛矿纳米晶的制备及白光LED性能研究

无机铅卤钙钛矿纳米晶(NCs)具有量子产率高、可调峰位、色域宽、阈值低等优点,被广泛应用到固态照明、光电转换和光电探测领域。但铅卤钙钛矿是离子晶体,离子迁移导致该材料在光热或极性溶剂环境时产生不可逆的降解,严重阻碍了钙钛矿纳米晶的实际应用。近年来,金属离子掺杂和纳米晶表面壳层包覆成为改善钙钛矿材料光电性能和提高稳定性的主要手段。通过热注入和阴离子交换策略成功制备了双光发射的Mn∶CsPbCl_(x)Br_(3-x)纳米晶,并在室温下表面自组装生长Cs_(4)PbCl_(6)壳层。Cs_(4)PbCl_(6)的包覆改善了纳米晶的光学性能和稳定性,Mn^(2+)的荧光量子产率和发光寿命分别提高到48%和0.62 ms。利用绿色CsPbBr_(3)@Cs_(4)PbBr_(6)与蓝橙双色Mn∶CsPbCl_(x)Br_(3-x)@Cs_(4)PbCl_(6)核/壳纳米晶制备了光稳定性较好的白光二极管(WLED),为未来优化器件性能提供了新思路。

温度相关的CsPbBr_(3)纳米晶瞬态光电导响应研究

近年来,全无机铯铅卤化钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)纳米晶(NCs)材料因具有长载流子寿命、强光吸收、低成本制造和带隙可调性等独特的性能已成为研究的热点,但专注于CsPbBr_(3)纳米晶瞬态光电导的相关研究却很少。本工作通过配体辅助再沉淀法制备了CsPbBr_(3)纳米晶体,并改进了光电导薄膜样品的制样方法和真空瞬态光电导测试装置,研究了不同温度和不同激发功率对CsPbBr_(3)纳米晶瞬态光电导的影响。不同温度的瞬态光电导实验结果表明,在133~273 K温度范围内,光生电流衰减速率随着温度增加而逐渐减小,而在273~373 K温度范围内,光生电流衰减速率随着温度升高而逐渐增大。不同激发功率的瞬态光电导实验表明,激发功率从200 mW逐渐增大到1000 mW时,光生电流衰减速率增大。本工作的研究方法为研究光激发光生载流子的动力学相关行为提供了一个的新思路。

钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃析晶机理及性能

钙钛矿纳米晶因其优异的可调发光和光电性能,在各光电应用领域广受关注。本文综述了硫系玻璃中金属卤化物钙钛矿纳米晶的研究进展,介绍了玻璃熔体法制备钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃及其性能,并以无铅钙钛矿材料CsSnBr_(3)为例探讨了硫系玻璃中钙钛矿纳米晶析晶机理,并总结了目前钙钛矿纳米晶复合硫系玻璃的研究现状及发展趋势。

全无机铯铅卤钙钛矿稳定性的研究进展

全无机铯铅卤钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)纳米晶具有荧光量子产率高、发射光谱范围窄、带隙可调、色域广及制备方法简单等一系列性能优势,因此,这类钙钛矿纳米晶在高色纯度的光电显示器件领域极具应用潜力.然而,该类纳米晶在加热、光照或与极性溶剂接触时极易发生聚集、分解而导致荧光淬灭,大大限制了其在光电器件方面的应用.所以,如何提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的光、热及在极性溶剂环境中的稳定性是目前该研究方向亟待解决的关键问题.基于此,已有许多科研工作者致力于该方面的工作,并获得了一些卓有成效的研究成果.本文将主要从二氧化硅包覆、表面处理、构建核壳结构、与聚合物复合、以及离子掺杂几个方面来对提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶稳定性的研究进行简要的概括和综述.

溶胶-凝胶法制备(Sr,Pb)TiO_3纳米晶粉及表征

采用溶胶 凝胶法成功地合成了 (Sr ,Pb)TiO3 纳米晶粉 ,并利用FTIR技术对凝胶的形成过程及 3 5 0℃ ,1.5h煅烧获得的粉体材料进行了表征。实验以TG DSC分析作为拟定煅烧温度的依据 ,以XRD作为煅烧产物的分析手段 ,最佳煅烧温度为 60 0℃ ,所合成的 (Sr ,Pb)TiO3 纳米晶粉的平均晶粒尺寸约为2 1nm 。

铁系金属氯化物对全无机铅卤钙钛矿纳米晶发光性质的影响

以铁系金属氯化物为氯源,用室温过饱和结晶法制备CsPbCl3纳米晶(NCs),其中氯离子与Cs+及Pb^2+结合形成了CsPbCl3纳米晶。研究发现,铁系离子Fe^3+、Fe^2+、Co^2+和Ni^2+并没有完全猝灭所得NCs的荧光。所得NCs在365nm紫外光激发下发出色纯度高的纯正蓝色荧光,量子效率稍高于以氯化铅为氯源所得的NCs的量子效率。

过饱和析晶法制备全无机钙钛矿CsPbX_(3)及其性能

近年来,全无机铅卤钙钛矿材料(CsPbX_(3))因其优异的光学性能和相对于有机-无机杂化钙钛矿更好的稳定性等优势,从各类钙钛矿中脱颖而出,成为当前最具潜力的光电材料之一。相对于制备条件苛刻的高温热注入法,采用工艺简单易操作室温过饱和析晶法制备了一系列CsPbX_(3)全无机钙钛矿材料,并探究了配体、提纯次数、反应温度、保存时间等因素对其物相、微观结构及发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光(PL)光谱等表征手段分析了样品的形貌尺寸、晶相结构和光学性质。结果表明,该方法可以制备出结晶度高,形貌规整,发光性能良好的纯相全无机CsPbX_(3)钙钛矿。通过合理控制制备条件,如配体、提纯次数等,可以获得室温空气环境下稳定性良好的纳米材料。该方法为将来探索下一代低成本、高效率光电器件的荧光材料提供了一种可行的思路。

表面包覆策略:提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的稳定性及其在照明显示领域的应用

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶具有荧光量子产率高、色纯度高、色域广等优异的光电性质,在发光二极管、太阳能电池和生物标记等领域具有广阔的应用前景。但由于其离子特性所导致该纳米晶的稳定性较差,严重阻碍了进一步推广应用。尽管已发展出许多提高稳定性的策略,如离子掺杂、表面钝化和表面包覆,但暴露于空气、水和极性溶剂等情况下如何保持钙钛矿纳米晶的稳定性仍然是目前亟待解决的重要问题。此外,钙钛矿纳米晶中的阴离子交换现象也限制了其在多色发光显示领域的应用。通过表面包覆可以有效提高钙钛矿纳米晶的稳定性,同时限制了纳米晶中的阴离子交换,因此近年来成为了科研工作者研究的热点。本文总结了造成钙钛矿纳米晶不稳定的原因,详细介绍了铅卤钙钛矿包覆工艺的研究进展及其在照明显示领域的应用,最后分析了全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶发展过程中面临的挑战,并对未来的研究方向进行展望。

铅卤钙钛矿-聚合物复合材料的制备及应用

铅卤钙钛矿纳米晶具有优异的光电性能,在太阳能电池、光电探测和生物成像等领域展现出巨大的发展潜力。然而,铅卤钙钛矿纳米晶自身稳定性差的缺陷制约了其在实际生活中的应用。将铅卤钙钛矿纳米晶嵌入到聚合物中以制备钙钛矿-聚合物复合材料是近年来发展起来的一种有效增强钙钛矿稳定性的策略,特别是致密的聚合物基质赋予钙钛矿纳米晶优异的水稳定性。本文综述了近十年钙钛矿-聚合物复合材料的制备方法及在发光器件和生物医药等领域的应用,探讨了目前仍存在的一些问题和解决方法,并对未来这一领域的发展进行了展望。

锆钛酸铅纳米管制备工艺研究

研究了溶胶-凝胶浸渍阳极氧化三氧化二铝(AAO)模板法制备Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)一维纳米结构的工艺方法。试验结果表明,以硝酸氧锆、醋酸铅、钛酸丁酯(按0.52:1:0.48的摩尔配比)为原料,以乙二醇为溶剂,可获得稳定的PZT溶胶,通过反复滴加浸渍氧化铝模板,最终经650℃晶化处理和腐蚀AAO后得到PZT纳米管。样品表征结果说明,制得的PZT纳米管为钙钛矿相,表面结构完整、孔径均一、排列均匀整齐,长50μm、管径300nm、壁厚40nm。