近年来,钙钛矿材料作为光伏领域极具竞争力的材料之一,受到了越来越广泛的关注和研究。从2009至今,钙钛矿光伏器件的能量转换效率从3.8%飞速超越22.1%,超过了多晶硅太阳能电池,成为光伏领域明星材料。又因其荧光量子效率高、载流子扩散长度长、载流子迁移速率高等优势,使得钙钛矿材料在光探测器、光波导、发光器件及激光等光电子器件领域也取得巨大进展,俨然有成为“万能材料”的趋势。纯无机铯铅卤素钙钛矿材料CsPbX3(X=Cl,Br,I)相比于有机无机杂化钙钛矿来说,具有更好的稳定性,成为了研究的热点。对于纳米材料来说,尺寸及其形貌直接影响其物理化学性质。基于当前对纯无机钙钛矿纳米晶的研究,本论文针对当前引人关注的纳米形貌,对钙钛矿纳米晶的合成方法进行调控,合成得到不同尺寸和维度的钙钛矿纳米晶(量子点);进一步,我们充分利用钙钛矿量子点特殊的化学和物理性质,对其新应用开展了探索型工作,实现了对铜等金属离子的高效灵敏检测、成功制备了日盲紫外探测器以及偏振光检测器。具体的创新之处如下:一、在各种环境下对重金属离子的直接检测是当前的研究热点。例如铜是人体必需的一种微量元素,在生物体发挥重要作用,而当其离子含量超标时又会对健康产生危害。本论文中,我们根据铜离子对钙钛矿量子点荧光的猝灭效应,研究并设计了一种铜离子检测方法,其检测速度快(几秒)、灵敏度高(<2 nM)、选择性高、检测窗口宽(2 nM～2μM)。并从实验以及计算两个方面分析解释了该内在原理。以电感耦合等离子体光谱测量的数据为标准,钙钛矿量子点对食用油以及工业用油中铜离子浓度的检测具有很高准确性,说明了其具有很好的实用性。二、日盲紫外探测器在空间预警、导弹识别跟踪、海上检测等国防领域具有重要战略意义。我们首次将钙钛矿量子点与硅基径向结复合,成功制备了超快响应速度、高光电转化率的日盲紫外探测器。主要利用了钙钛矿量子点的下转换过程,吸收紫外光,转化为硅基径向结能吸收的可见光,从而得到电信号,实现光电转换。同时,为了缩短探测时间,本征吸收层为300 nm厚的平面硅基结构被80 nm厚的三维径向结结构替代,有利于光生载流子的快速吸收和响应。该探测器具有以下优势:(1)响应度高,对于200 nm的深紫外光有超过50 mA/W的响应度;(2)响应速度快,上升和下降时间分别为0.48 ms/1.03 ms,并且经分析还有很大进步空间;(3)稳定性好,采用纯无机钙钛矿量子点,无需封装条件下稳定工作1000小时以上:(4)可大面积低成本制备。三、近年来,低维半导体纳米材料在不同应用中显示出了它们的优良性能。本论文中,我们通过引入额外的金属卤化物MX’2或MX’3(M=Cu,Zn,A1或Pb等)来合成纯无机CsPbX3(X=C1,Br,I)钙钛矿的二维纳米薄片。得到的钙钛矿纳米薄片均一性好,且其尺寸厚度可通过反应温度、时间、配体比等参数可调。更重要的是,与零维量子点相比,二维纳米薄片具有光学各向异性。二维CsPbX3纳米薄片不仅在溶剂中,在固态树脂以及自组装膜上都具有明显的宏观偏振吸收和偏振荧光现象。通过偏振光选择实验,研究了二维钙钛矿纳米薄片的偏振特性,并建立了一种计算钙钛矿纳米薄片偏振吸收和发射的模型。我们设计的测量方法和计算模型具有普遍适用性,可应用于其他形状的纳米粒子,如纳米棒、纳米带等等。利用该特性,我们成功制备了基于二维钙钛矿纳米薄片的偏振光探测器。