论文部分内容阅读
金属卤化APbX3(A=CH3NH3+,CH(NH2)2+,Cs+;X=Cl-,Br-,I-)钙钛矿纳米晶(Perovskite nanocrystals,PNCs)具有较高的光致发光量子产率(PLQYs)、较窄的发射峰半峰宽(FWHM)、较高的缺陷容忍度、带隙可调节和较高的载流子迁移率等诸多优异的光电性质,在太阳能电池、发光二极管(Light emitting diode,LED)、激光器、光催化,甚至是分析检测领域都展现出了极高的应用潜力。作为时下的热点材料之一,PNCs的发展还是受到两大因素的制约,包括结构中Pb的毒性和材料的不稳定性。本文以降低PNCs的毒性和提高PNCs稳定性的方向为切入点,制备出新型PNCs材料,并研究其在LED器件和荧光传感中的应用。主要的研究内容包括:(1)建立新型掺杂方法提高Mn2+掺杂量以降低PNCs的毒性。采用多支链有机配体三正辛基氧膦(TOPO)与无机锰盐(MnCl2)络合生成Mn-TOPO的有机-金属配合物作为Mn2+源前驱体,再通过高温热注射法制备出Mn2+掺杂的CsPbxMn1-xCl3 PNCs。该材料能获得较高的Mn2+掺杂效率(最高可达46%),在不改变PNCs原晶型结构的基础上有效降低了Pb2+含量。此外,材料展现出高达56%的PLQYs和较强的分散性与稳定性。将其应用于颜色转换材料上,获得了高发光性能和热稳定的橙光LED器件。(2)设计单分散球形夹心结构的SiO2@CsPbX3@SiO2 PNCs复合材料以提高稳定性。使用高稳定性的自制纳米SiO2作为核层材料,再以(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)作为配体和水解原料,利用高温热注射法制备单分散球形夹心结构的SiO2@CsPbX3@SiO2 PNCs复合材料。该材料在保持原有光学性能的基础上将展现出更优异的防水性,规则的球形结构也利于其在相关领域的进一步发展,并且可以作为颜色转换材料制备出高显色指数和热稳定的白光LED器件。(3)建立基于原位生成MAPbBr3 PNCs的甲胺(MA)荧光传感器。通过静电纺丝技术制备由聚偏二氟乙烯(PVDF)包覆HPbBr3的HPbBr3@PVDF复合材料,在一定浓度的MA气氛下通过气-固反应快速转化为MAPbBr3@PVDF复合材料,以此构建MA气体荧光传感器,只需要20 min的测试时间就可以稳定检测最低至0.8 ppm的MA气体。该方法灵敏度高,重现性好,为PNCs的气-固合成和拓宽PNCs在分析检测的应用上提供了新的思路。