不同核壳结构的CsPbBr_(3)纳米晶体的稳定性、生物相容性能

CsPbBr_(3)钙钛矿纳米晶体(PNC)由于出色的光学性能使其在生物领域具有广泛的应用前景,但CsPbBr_(3)PNC的低稳定性及高毒性大大限制了其实际应用。因此,通过壳层包裹,采用室温重结晶法分别将环糊精(CD)和SiO_(2)包覆在CsPbBr_(3)PNC表面合成核壳结构的CsPbBr_(3)@CD和CsPbBr_(3)@SiO_(2)。不同的包覆材料使PNC具有不同的光学特性、稳定性及生物相容性。其中,CsPbBr_(3)@SiO_(2)的荧光量子产率(36.16%)约为CsPbBr_(3)@CD(14.39%)的2.5倍。CsPbBr_(3)@SiO_(2)的平均荧光衰减寿命(101.43 ns)约为CsPbBr_(3)@CD(68.73 ns)的1.5倍。在30℃、湿度为60%的空气中放置10天后,CsPbBr_(3)@SiO_(2)荧光强度约为CsPbBr_(3)@CD的3.9倍。将CsPbBr_(3)@CD和CsPbBr_(3)@SiO_(2)与细胞共培养,细胞存活率分别为51.27%和88.57%。结果表明,相较于CsPbBr_(3)@CD,CsPbBr_(3)@SiO_(2)具有更好的光学特性、稳定性以及生物相容性,更有利于在生物医学领域应用。

CsPbBr_(3)晶体生长及变温霍尔效应研究

以定向凝固法提纯的CsPbBr_(3)多晶为原料,采用垂直布里奇曼法生长出尺寸为∅30 mm×70 mm的CsPbBr_(3)单晶。采用ICP-OES对提纯后的多晶测试表明,提纯后的CsPbBr_(3)多晶中杂质含量减少了28.7%。经XRD和EDS对切割得到的晶片分析发现,晶片的晶面方向属{210}晶面族,晶体中Cs、Pb、Br_(3)种元素分布均匀,原子百分含量符合化学计量比。采用傅里叶红外光谱仪和紫外-可见分光光度计对晶体的透过率测试显示,生长晶体在500~4000 cm^(-1)波数范围内的红外透过率超过75%,紫外短波截止边为552 nm,拟合计算出对应的禁带宽度为2.246 eV。选取7个不同温度点对CsPbBr_(3)单晶进行变温霍尔效应测试发现,生长晶体为P型导电,在250~300 K和300~350 K之间晶体中主要的载流子散射机制分别为声学波散射和电离杂质散射,在150~250 K温度范围内,更符合多种散射机构共同作用的散射机制。进一步拟合载流子浓度p与1/T的关系,计算获得晶体中杂质电离能ΔE_(A)=0.3042 eV。

磁场辅助法快捷制备Fe_(3)O_(4)@C光子晶体柔性复合薄膜

本文采用垂直沉降法、自然沉降法、磁场辅助法将水热法合成的Fe_(3)O_(4)@C纳米粒子排列成Fe_(3)O_(4)@C光子晶体薄膜。结果表明:垂直沉降法制备光子晶体薄膜耗时长,制得的薄膜不均匀,且薄膜只能贴合在特定基底材料上,难以分离;自然沉降法相比垂直沉降法制得的光子晶体薄膜更均匀,但表面易存在不平整的现象,仍然易贴合在基底材料表面,强行分离会导致光子晶体薄膜破碎;磁场辅助法不仅能使Fe_(3)O_(4)@C纳米粒子在更短时间内排列出鲜艳的结构色,还能使Fe_(3)O_(4)@C纳米粒子在光固化聚氨酯丙烯酸酯内部排列形成周期性有序结构,使光子晶体不裸露在空气中,减少外界因素的干扰,提升光子晶体稳定性,制得厚度均匀、表面光滑的Fe_(3)O_(4)@C光子晶体柔性复合薄膜。对Fe_(3)O_(4)@C纳米粒子进行超声处理对于获得色彩鲜艳的结构颜色至关重要,只有经过超声处理去除表面杂质的Fe_(3)O_(4)@C纳米粒子才能在磁场的辅助下排列形成周期性有序结构显现结构色。磁场辅助法一定程度上缩短了光子晶体柔性薄膜的制备时间,通过磁场辅助法制得的光子晶体柔性复合薄膜更均匀且表面光滑,也提升了光子晶体的稳定性,有利于促进光子晶体在安全防伪、伪装涂层、传感器、太阳能电池、生物医学等更多领域的应用。

CsPbBr_(3)纳米晶电子辐照效应研究

钙钛矿材料具有优异的光学性能和较高的载流子迁移率,成为空间太阳能电池领域极具竞争力的材料。然而空间粒子辐照容易改变材料结构和光学性能,导致其性能下降。为了探究电子辐照对CsPbBr_(3)材料结构与光学特性的影响规律,本文开展了CsPbBr_(3)材料电子辐照实验,利用高分辨透射电子显微镜表征CsPbBr_(3)纳米晶微观形貌,并通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析进一步探究晶体结构的变化趋势。研究发现:电子辐照后CsPbBr_(3)纳米晶形貌变得粗糙,尺寸明显减小,并且纳米晶在高剂量电子辐照下变得紧凑,形成纳米团簇。其次,通过稳态紫外-可见吸收光谱图与光致发光谱图表征CsPbBr_(3)材料的光学性能,并利用第一性原理计算分析辐照后晶格膨胀带来的带隙变化。研究证明电子辐照后纳米晶颜色加深,影响钙钛矿的透光率,进而增强了样品对光的吸收性能,同时电子辐照能够分解CsPbBr_(3)纳米晶,特别是高剂量辐照后其光致发光性能降低了53.7%~78.6%。本文研究结果为钙钛矿纳米晶空间辐射损伤机理及应用研究提供了数据支撑。

简便合成相可调的CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶及相转变过程的原位研究

通过改变四正辛基溴化铵(TOABr)用量和Cs/Pb摩尔比,在室温下采用一步单溶剂法成功制备出单斜相CsPbBr_(3)和六方相Cs_(4)PbBr_(6)两种相结构可调的钙钛矿纳米晶.研究发现,当TOABr浓度较低时(Cs/Pb/Br=1∶1∶4),体系中主要生成了单斜相的CsPbBr_(3)纳米立方块,该立方块主要经历了快速成核、尺寸分布聚焦生长和Ostwald熟化生长3个阶段,最终尺寸为(11.8±1.6)nm.随着TOABr用量的增加,Br^(-)与Pb^(2+)结合形成[PbBr_(3)]^(-)和少量的[PbBr_(4)]^(2-)络合物,两种络合物相互竞争.在成核期和生长早期体系中[PbBr_(3)]^(-)占主导,因而形成大量的CsPbBr_(3)纳米晶,随着反应的进行,体系中过量的Br^(-)会与纳米晶中的Pb相互作用,导致CsPbBr_(3)纳米晶部分转变为具有六边形形状的Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶,同时[PbBr_(4)]^(2-)络合物的存在使得Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶继续长大,最终形成以CsPbBr_(3)为发光中心的CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶.只有当TOABr用量为0.32 mmol时所得的CsPbBr_(3)-Cs_(4)PbBr_(6)复合纳米晶其光学性能和稳定性表现最佳.在此浓度下改变Cs/Pb摩尔比只影响CsPbBr_(3)纳米晶和Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶在体系中的相对含量,当Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶含量较高时其荧光强度和稳定性相对较差.该工作对低温可控合成高效稳定的铯铅卤钙钛矿纳米晶提供一定思路.

金膜上CsPbBr_(3)纳米晶超晶格增强双光子发射特性研究

钙钛矿微纳结构双光子荧光在高分辨成像、光电转换等领域应用广泛,其中增强双光子荧光发射强度是提高器件性能的关键。与电介质基底相比,置于贵金属薄膜上的微纳结构由于等离激元的激发作用,能够有效增强线性及非线性光学响应。基于此,提出了在金膜上自组装CsPbBr_(3)纳米晶超晶格结构,与玻璃基底上样品相比,金膜上超晶格结构内部形成了更强的局域场增强。实验结果表明,其线性光致发光强度提高了约100%,而双光子发光强度得到了约16倍的显著提升。进一步通过改变泵浦光偏振方向可见,这种超晶格的双光子发射具有偏振依赖性,偏振角度在0°~360°范围内呈现四重对称性。研究结果表明,金膜上CsPbBr_(3)纳米晶超晶格是一种有效增强双光子发射的体系,这为构建高性能微纳非线性光子器件提供了新的可能性和优化思路。

Y_2O_3纳米晶体中Ln^(3+)(Ln=Tb,Tm,Eu)发光浓度猝灭及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Tb,Tm,Eu)掺杂浓度和不同粒径的Y2O3∶Ln纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应掺杂浓度的体材料样品。测量了纳米和体材料样品的发射光谱、XRD谱并拍摄了不同粒径样品的TEM照片。研究了纳米Y2O3∶Ln晶体粉末中发光中心的浓度猝灭现象和不同发光中心之间的能量传递行为。研究发现,在Y2O3纳米晶体粉末中,Tb3:5D4→7F5和Eu3+:5D0→7F2发光的浓度猝灭与体材料中相似,而Tb3+:5D3→7F5和Tm3+:1D2→3H4发光的猝灭浓度明显高于体材料。这是因为纳米微晶的界面会阻止能量传递的进行,产生较强的尺寸限制效应,抑制发光材料中发光中心之间能量传递的进行,但不同类型的能量传递对粒径尺寸变化的依赖关系不同。尺寸限制效应对长程相互作用类型的能量传递(如电偶极-电偶极相互作用)的抑制作用明显,对短程相互作用类型的能量传递(如交换相互作用)的影响较小。

纳米晶体LaCoO_3的XPS及催化特性的研究

用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ），对在不同干燥条件下制备的纳米晶体ＬａＣｏＯ３样品的组成、结构进行表征，利用曲线拟合分峰技术对催化剂样品中的各元素峰进行数据处理，并测定了各催化剂样品的ＣＯ氧化活性。结果表明，纳米晶ＬａＣｏＯ３表面存在两类氧种，即低结合能（５２８．１ｅＶ）的晶格氧（ｌａｔｉｃｅｏｘｙｇｅｎ）和高结合能（５３１ｅＶ）的吸附氧（ａｄｓｏｒｂｅｄｏｘｙｇｅｎ）；既有位于低结合能（７７９ｅＶ）的三价离子Ｃｏ（Ⅲ），又有位于高结合能（７８０．５ｅＶ）的二价离子Ｃｏ（Ⅱ）存在。由于干燥条件不同，它们的相对含量亦有较大差异。

La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3纳米晶体的制备与电磁性能研究

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶(sol-gel)自燃烧方法制备了La0.5Sr0.5MnO3纳米晶体。使用FT-IR,DSC-TG,XRD,波导方法对反应、反应产物以及反应产物的电磁性能进行了研究。结果表明,在凝胶中,金属离子与柠檬酸以络合物的形式存在。凝胶在273℃基本完成自燃烧反应。生成的La0.5Sr0.5MnO3纳米晶体为钙钛矿结构,随着反应温度的提高,产物的粒径逐渐增大。电磁性能结果表明,La0.5Sr0.5MnO3在8GHz^12GHz的微波范围内具有明显的介电损耗。随着厚度的增加,混合媒质的反射率逐渐增加,反射率吸收峰随着厚度的增加向低频移动。

磁性Fe_3O_4六方片状晶体和单晶纳米棒的水热合成

本文分别以FeSO4.7H2O、(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O和NaOH、NH3.H2O为原料,以KC lO4与KNO3为氧化剂,采用水热合成法分别合成出Fe3O4六角片状晶体和单晶纳米棒。产物分别用X射线衍射仪(XRD)谱图、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)谱图以及磁滞回线图谱加以表征。结果表明,反应物原料及氧化剂的选择对Fe3O4单晶的制备及其形态的影响至关重要。反应温度控制在110℃,时间为14h。室温下,Fe3O4六方片状晶体和单晶纳米棒的磁化率(MS)和矫顽力(HC)均有所区别。

Gd_2O_3: Eu纳米荧光体的晶体结构和相变

首次报告Ｇｄ２Ｏ３Ｅｕ纳米荧光体的晶体结构和相变．由Ｘ射线衍射检测结果，Ｇｄ２Ｏ３Ｅｕ纳米荧光体存在体心立方和单斜多型结构．和体材料的相变温度１２５０℃相比，Ｇｄ２Ｏ３Ｅｕ纳米晶由立方到单斜相变温度升高到１３００和１３５０℃之间．这一结果也从Ｇｄ２Ｏ３Ｅｕ纳米荧光体的荧光光谱变化得到证实．

LaF_3纳米晶体中Sm^(3+)/Eu^(3+)能量传递效应的光谱学特性（英文）

采用水热合成法,在较低的温度下制备了分散性,均匀性良好的LaF_3:Sm^(3+),LaF_3:Eu^(3+)和LaF_3:Sm^(3+)/Eu^(3+)纳米晶体样品。通过X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和光致发光(PL)等手段,分别对Sm^(3+)/Eu^(3+)单掺和共掺LaF_3纳米晶体的物相,表面形貌,晶粒尺寸和荧光特性进行了表征。XRD和TEM检测结果显示,所制备的LaF_3纳米晶体呈六方晶体相,平均粒径在40 nm左右。当采用波长为442 nm的He-Cd连续激光器激发Sm^(3+)/Eu^(3+)共掺LaF3样品中的Sm^(3+)时,在样品发射光谱中观测到了Eu^(3+)的特征荧光发射谱线,实现了Sm^(3+)向Eu^(3+)的能量传递。采用光谱学研究方法讨论了能量传递的机理和效率。结果表明,能量传递过程是Sm^(3+)的~4G_(5/2)激发态与Eu^(3+)的~5D_1和~5D_0激发态之间的交叉驰豫所致,并且随着Eu^(3+)的掺杂浓度的增大,共掺LaF_3:Sm^(3+)/Eu^(3+)样品的发射谱中的Eu^(3+)的特征荧光发射强度也随之增强,这说明增加受主Eu^(3+)的掺杂浓度能够有效地提高Sm^(3+)→Eu^(3+)能量传递的效率。

人参皂苷Rg3纳米晶体的制备及抗肿瘤作用

目的比较人参皂苷Rg3纳米晶体和市售剂型(参一胶囊)对人肝癌HepG2和人肺腺癌A549肿瘤细胞株的体外抗肿瘤活性。方法采用沉淀法与高压均质法联用技术制备人参皂苷Rg3纳米晶体,透射电镜对纳米晶体粒径及稳定性进行考察;噻唑蓝(MTT)法评价纳米晶体和参一胶囊对HepG2和A549肿瘤细胞的抗肿瘤作用。结果所制备的人参皂苷Rg3纳米晶体平均粒径(284±14)nm,多分散系数为0.156±0.007。纳米晶体与参一胶囊对HepG2细胞的半抑制浓度(IC50)分别为(65.59±3.62),(97.64±10.48)μg·m L^(-1);对A549细胞的IC50分别为(56.36±2.14),(83.26±7.44)μg·m L-1,均差异有统计学意义(P<0.01)。结论运用沉淀法与高压均质法联用技术制备所得的人参皂苷Rg3纳米晶体多分散系数理想且粒径较小,稳定性良好。人参皂苷Rg3纳米晶体对HepG2肝癌细胞与A549肺癌细胞的抗肿瘤活性较参一胶囊高,且在高浓度时,对HepG2肝癌细胞与A549肺癌细胞抗肿瘤活性更高。

Mn(C2Cl3O2)Cl(C(12)H8N2)2的合成、表征及其纳米晶体参数计算

以Cl3CCOOH、1,10-菲罗啉为配体,以MnCl2·4H2O为金属离子盐,通过溶液蒸发法合成了具有纳米级金属骨架的三元配合物Mn(C2Cl3O2)Cl(C12H8N2)2。通过元素分析、红外光谱、X单晶衍射测得配合物属于单斜晶系,其空间群为P21/c,a=1.8155nm,b=1.0638nm,c=1.4685nm,β=112.9°,z=4,V=2.6110nm3。通过纳米化计算的方法,计算出总晶胞数、总原子数、及表面参数随粒径变化的关系,得出Mn(C2Cl3O2)Cl(C12H8N2)2最佳纳米化尺度为115nm。

Ce^(3+)掺杂CsPbBr_(3)纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce^(3+)掺杂CsPbBr_(3)纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce^(3+)掺杂CsPbBr_(3)纳米晶。Ce^(3+)掺杂CsPbBr_(3)纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr_(3)纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce^(3+)掺杂CsPbBr_(3)纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce^(3+)掺杂CsPbBr_(3)纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率η_(opt)最高达到6.81%。

[C_4H_7N_2]_3·PMo_(12)O_(40)配合物晶体的形貌模拟及其最佳纳米化计算的探讨

采用量子化学计算软件Material Studio的Morphology模块BFDH法则模拟了[C4H7N2]3.PMo12O40配合物晶体生长稳定外形,以晶体模拟形貌为基础,运用纳米计算方法通过对[C4H7N2]3.PMo12O40的不同纳米微粒总晶胞数、总原子数、比表面积、单颗粒表面原子数、单颗粒表面晶胞数及表面活性原子比例的计算,得出了[C4H7N2]3.PMo12O40纳米微粒的最佳纳米尺度为135nm,认为晶体纳米化过程中[C4H7N2]3.PMo12O40制备到该尺度范围,理论上[C4H7N2]3.PMo12O40的活性和稳定性会达到均衡的最佳状态。

醋酸铅作为铅源合成CH_3NH_3PbBr_(3-x)Cl_x纳米晶体颗粒（英文）

采用醋酸铅作为铅源,成功制备出CH_3NH_3PbBr_(3-x)Cl_x(MA=CH_3NH_3,0≤x≤3)发光纳米晶体颗粒。醋酸铅比卤化物铅盐,尤其是氯化铅,能更好地溶解在N'N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,解决了卤化物盐溶解度低的问题。在MAPbBr_(3-x)Cl_x中,不同比例的Br/CI可以产生不同的光谱性质,荧光光谱(PL)可以从399 nm调控到527 nm。所有荧光光谱的半峰宽(FWHM)在20 nm左右,说明色谱比较纯。制备的MAPbBr_(3-x)Cl_x纳米晶体颗粒尺寸分布在^(11±3)nm,可以很好地分散在甲苯中。其中,MAPbBr_3纳米晶体颗粒的荧光量子产率(PLQY)高达73%,其平均荧光寿命为97.4 ns。

紫外偏振敏感的CsPbBr_(3)纳米薄膜的可见光发射

为了利用可见光学元件实现对紫外偏振光的高性能探测,制备了CsPbBr_(3)纳米晶/金属线栅复合薄膜,并通过向其表面沉积Al_(2)O_(3)钝化层提高了薄膜荧光稳定性,获得了紫外激发下偏振敏感的钙钛矿纳米晶薄膜绿色荧光。测试结果表明,以高温热注入法获得的CsPbBr_(3)纳米晶为立方晶系结构,形貌呈方形,尺寸约39 nm。以紫外光激发纳米晶胶体溶液可在530 nm处观测到明显的绿色荧光。以自组装方法获得的CsPbBr_(3)纳米晶/金属线栅复合薄膜荧光发光强度随紫外激发光的偏振方向呈周期性变化,其发光偏振度约为0.54。以原子层沉积技术向此复合薄膜表面沉积Al_(2)O_(3)层可明显提高其荧光强度,钝化后复合薄膜的发光偏振度仍可达0.36。以上结果表明,表面钝化和引入金属线栅方法可分别优化钙钛矿纳米晶薄膜的荧光稳定性和荧光偏振度,所获得的紫外偏振敏感的CsPbBr_(3)纳米晶复合薄膜在紫外偏振探测以及液晶显示等领域具有重要的应用价值。

低温溶液加工CsPbBr_(3)纳晶薄膜制备钙钛矿太阳电池

溶液法制备钙钛矿多晶薄膜过程中,不仅使用有毒溶剂配置前驱液,而且热处理仍是诱导钙钛矿晶粒生长的主要途径,这项工艺会增加能耗,还阻碍柔性电池的发展.为消除有毒溶剂的使用和高温处理,本文通过低温溶液加工CsPbBr_(3)纳晶薄膜获得相应的多晶薄膜,应用到太阳电池中.首先热注入法制备CsPbBr_(3)纳米晶墨汁前驱液,并采用旋涂法制备其纳晶薄膜.大气环境下,CsPbBr_(3)纳晶薄膜经Pb(SCN)_(2)与NH4Br乙酸甲酯饱和溶液处理制备CsPbBr_(3)多晶薄膜,将其作为吸收层制备钙钛矿太阳电池,有效提高了电池的性能,电池效率达到8.43%.研究表明,Pb(SCN)_(2)与NH4Br乙酸甲酯(MA)饱和溶液不仅可以使纳晶继续结晶生长,同时还可以有效地钝化钙钛矿薄膜中的缺陷.采用该方法制备CsPbBr_(3)多晶薄膜过程中,既无高温处理,也无高沸点毒性溶剂的使用,同时适用于刚性和柔性电池的制备.

热处理对纳米晶ZrO_2∶Sm^(3+)晶体结构和发光性质的影响

用共沉淀法在不同的热处理温度下制备了纳米ZrO2:Sm3+发光粉体,所制备的粉体具有Sm3+离子特征强室温荧光发射。通过对不同热处理温度下样品晶体结构和发光研究发现:以此工艺制备的纳米晶ZrO2:Sm3+含有单斜相和四方相两种微观结构,四方相的含量与热处理的温度和时间有关,Sm3+离子的掺入有稳定ZrO2四方晶相的作用;因不同热处理温度下样品晶体结构不同,因此它们的发光中心不同。