【摘 要】
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近年来,在各类量了点材料中,以CsPbX3(X=Cl,Br,I)为代表的全无机钙钛矿量子点因其优异的光电性能(如高的载流子迁移率、高的发光效率、可调节的发射波长等)而受到了人们的广泛关注,并已成为光电材料领域的研究热点之一。然而,其在大气环境中的稳定性较差。氧气、光照、水分等囚素均能直接破坏量子点,影响量子点的发光性能。尽管目前已有大量报道采用表面包覆策略提升钙钛矿量子点的稳定性,但这一策略仍然存
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近年来,在各类量了点材料中,以CsPbX3(X=Cl,Br,I)为代表的全无机钙钛矿量子点因其优异的光电性能(如高的载流子迁移率、高的发光效率、可调节的发射波长等)而受到了人们的广泛关注,并已成为光电材料领域的研究热点之一。然而,其在大气环境中的稳定性较差。氧气、光照、水分等囚素均能直接破坏量子点,影响量子点的发光性能。尽管目前已有大量报道采用表面包覆策略提升钙钛矿量子点的稳定性,但这一策略仍然存在两个亟待解决的问题:(1)核-壳结构问题。使用惰性外壳对钙钛矿量子点进行原位封装后得到的复合材料多为一壳多核结构的团聚大颗粒(微米量级),限制了复合材料的实际应用。(2)水稳定性问题。用于封装的无机材料多为多孔材料且表面含有大量亲水性的-OH基团,这易使钙钛矿量子点溶解于水,直接对量子点的结构造成严重损害。因此,本论文针对以上两个问题进行了系统的研究,主要研究成果如下:(1)提出了一种“表面活化”策略,成功制备出具有单分散核-壳结构的CsPbBr3@SiO2纳米复合材料。该策略的核心是选择3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为量子点的表面配体。APTES不仅可以有效地钝化量子点的表面缺陷,还可以提供-SiOCH3和-SiOH基团,用于与后续引入的硅烷形成Si-O-Si共价键连接。接着通过控制不同硅烷的用量及硅烷进行水解反应的总时间,获得了平均壳层厚度在1~2.7 nm间可调节的单分散核-壳型的CsPbBr3@SiO2复合材料。并且,被封装后的量子点仍然保持着初始的立方形态和光学性质。此外,由于被SiO2外壳完全包裹,CsPbBr3量子点在高温、高湿度、恒定的紫外线照射和极性溶剂环境中的稳定性都得到了有效的提高。(2)提出了多层包覆策略,通过制备致密且疏水的包覆外层有效地提高了钙钛矿量子点的水稳定性。首先通过两步法合成发光效率较高的CsPbBr3@SiO2粉末材料;接着在室温环境中通过四甲氧基硅烷的水解反应在CsPbBr3@SiO2表面生成致密的SiO2包覆层;随后在氩气气氛中通过高温煅烧异丙醇铝合成CsPbBr3@SiO2@Al2O3复合材料。得到的CsPbBr3@SiO2@Al2O3复合材料表面无羟基,疏水性较好,表现出优异的空气稳定性和水稳定性。在大气环境中(25℃,75%)放置24天后,CsPbBr3@SiO2@Al2O3复合材料的PL强度仍能保持原始数据的80%;将CsPbBr3@SiO2@Al2O3复合材料在水中进行超声处理30分钟后,量子点仍能发出明亮的绿光,且PL强度保持了初始的72%。
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