微米和纳米科技材料

ACS-El:一种稳定的全钙钛矿白光发光纳米晶体

来自意大利理工学院等单位的研究人员报道了一种一步合成嵌在两亲性聚合物PAA-b-PS胶束中的卤化物钙钛矿纳米晶体的方法,该方法基于在甲苯中注入PAA-b-PS,PbBr2,ABr(A=Cs,甲脒或两者)和“添加剂”分子的二甲基甲酰胺溶液。这些双功能或三功能短链有机分子改善了纳米晶体聚合物相容性,提高了纳米晶体对极性溶剂和高通量辐照的稳定性。相关论文以题目为“Switchable Anion Exchange in Polymer-Encapsulated APbX3 Nanocrystals Delivers Stable All-Perovskite White Emitters”发表在ACS Energy Letters期刊上。

论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01232?ref=pdf

金属卤化物钙钛矿(MHP)纳米晶是一种很有前途的发光材料。可以容易地制备具有各种发光颜色的NCs。这些NCs涂有表面活性剂分子,可在非极性或中等极性有机溶剂中使其稳定。然而,NCs对水分、极性溶剂和长时间辐照的稳定性较差。此外,当不同发射颜色的MHPNCs沉积在固体薄膜中或混合在胶体悬浮液中时,它们会经历卤化物离子交换。这种NCs间的反应性限制了MHPNCs作为多色发射器的使用。到目前为止,白光发射主要通过将绿色发光钙钛矿NCs与有机染料或金属硫系NCs混合来实现。类似地,在下转换白光发光器件中,通过将绿色发光钙钛矿型NCs与商用UV-LED芯片和非钙钛矿型红色荧光粉相结合,实现了白光发射。

具有疏水特性的聚合物是保护MHP NCs免受极性溶剂侵害的理想选择,并已在这方面进行了广泛测试。例如,先前的研究表明,将CsPbBr3 NCs嵌入不同的聚合物基质中可显著提高此类NCs的稳定性。从这些研究中可以看出,NCs对高体积比极性溶剂(尤其是短链醇,如甲醇)和高通量辐照的耐受性仍然有限。此外,这些制备方法中的大多数都无法广泛使用和/或扩展,因为它们通常涉及各种聚合步骤。总的来说,这些NCs在许多应用(高湿度、极性溶剂、高通量辐照等)的典型操作条件下的稳定性尚未证明令人满意。

图1。封装在PAA-b-PS胶束中的APbX3 NCs的合成草图(右),以及一组添加剂分子,这些添加剂分子被证明能够成功地提高此类NCs的稳定性(左)。

图2。PAA-b-PS封装CsPbBr 3 NCs中的“按需”颜色可调性。

图3。(a)与“参考”CsPbBr 3 NCs相比,PAA-b-PS封装CsPbBr 3 NCs在不同溶剂(包括甲苯、水、乙醇和甲醇)中23天的稳定性。(b) 在甲苯和甲醇中,含有不同配体。(c)和(d)分别报告了甲苯-d8和DMF-d7中游离PAA-b-PS聚合物和空PAA-b-PS胶束的1h和13c核磁共振谱。

图4。“参考”CsPbBr 3NCs与PAA-b-PS封装NCs在高通量辐照下的稳定性试验。

如果纳米晶体悬浮在甲苯中,聚合物的线圈状态允许纳米晶体进行卤化物交换,从而实现发射颜色可调性。如果纳米晶体悬浮在甲醇中,或作为粉末干燥,则聚合物处于球状状态,对卤化物交换不起作用。通过混合三种原色,作者制备出了稳定的多色发射样品和发光二极管。(文:爱新觉罗星)

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