【摘 要】
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近年来,随着钙钛矿纳米材料在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域的广泛应用,钙钛矿材料受到了科学家们的大力研究。全无机钙钛矿纳米晶作为无机钙钛矿材料中一个重要分支,由于其高荧光量子产率、窄荧光发射光谱、荧光波长随卤素掺杂不同可调谐等优异的光学性能受到极大关注。然而,目前全无机钙钛矿纳米晶的主流制备方法仍然是高温热注射法,制备条件为高温和惰性气体保护,未能实现连续可控制备。而且全无机钙钛矿纳米晶
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近年来,随着钙钛矿纳米材料在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域的广泛应用,钙钛矿材料受到了科学家们的大力研究。全无机钙钛矿纳米晶作为无机钙钛矿材料中一个重要分支,由于其高荧光量子产率、窄荧光发射光谱、荧光波长随卤素掺杂不同可调谐等优异的光学性能受到极大关注。然而,目前全无机钙钛矿纳米晶的主流制备方法仍然是高温热注射法,制备条件为高温和惰性气体保护,未能实现连续可控制备。而且全无机钙钛矿纳米晶在外界环境下的发光性能极其不稳定,极大地限制了其实际应用。微流控技术是一种可以精确控制和处理微流体的技术,近年来已经广泛应用于液相中的流动反应和物理包裹。微流控装置作为一种高效的微反应器平台,与传统的实验平台相比具有高度集成化和高可控性等优势。针对上述全无机钙钛矿纳米材料在制备和性能方面存在的问题,本文基于微流控技术提出一种微反应器,实现了在室温、无惰性气体保护的条件下合成全无机钙钛矿纳米晶和离子掺杂型全无机钙钛矿纳米晶。基于微流控液滴制备技术采用聚合物包裹的方法提高全无机钙钛矿纳米晶的发光稳定性。采用X射线衍射仪表征全无机钙钛矿纳米晶的晶体结构;采用透射电镜表征全无机钙钛矿纳米晶的晶格条纹;采用紫外可见分光光度计表征全无机钙钛矿纳米晶的吸收光谱;采用荧光光谱仪表征全无机钙钛矿纳米晶的发射光谱、量子产率和荧光寿命;采用荧光显微镜表征全无机钙钛矿纳米晶的荧光图像,具体工作如下:1.在毛细管微流控芯片中采用反溶剂的方法,实现了在室温和无惰性气体保护条件下合成Cs Pb Br3全无机钙钛矿纳米晶。在流速比1:10-1:600的范围内,均能制备高质量的全无机钙钛矿单晶。不同流速下制备的Cs Pb Br3全无机钙钛矿纳米晶呈现典型的单斜相晶体结构,平均尺寸均为17 nm左右,365 nm紫外光激发时的荧光发射波长均为517 nm左右,荧光寿命位于9-10 ns之间。2.采用多通道毛细管微流控芯片成功制备了Ce3+掺杂全无机钙钛矿纳米晶,通过改变反应物流体的流速比得到了不同Ce3+掺杂浓度的Cs Pb Br3全无机钙钛矿纳米晶。结果显示表明,Ce3+掺杂没有破坏Cs Pb Br3纳米晶原有的晶体结构,不同Ce3+掺杂浓度的Cs Pb Br3纳米晶具有一致的发射波长和半峰宽。Ce3+的掺杂浓度最高可达1%,铈掺杂可以将Cs Pb Br3全无机钙钛矿纳米晶的量子产率从67.5%提高至86.7%。3.在毛细管微流控芯片中通过联用液滴微流控技术和光固化技术,制备了聚合物包裹的全无机钙钛矿纳米晶微球。微球的尺寸可以通过调节流速来控制,半径位于75-113μm之间,其半径和流量之间服从幂指数函数关系。微球具有单分散性,尺寸差异系数可控制在0.152%。通过对全无机钙钛矿纳米晶进行微球包裹可以显著提高其在光照、加热、超低温和水环境下的发光稳定性。
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