闽师大李飞明、郑轩、西工大陈睿豪及大化所隋来志等热点文章 | 基于分子装订技术CsPbBr₃钙钛矿纳米晶的合成

01

研究背景

CsPbBr₃ 钙钛矿纳米晶 (perovskite nanocrystals，PNCs) 具有合成方法简便、成本低廉，以及优异的光学性质，在发光显示、分析传感以及X射线闪烁体等领域具有良好的应用前景。然而，本征离子盐性质导致其稳定性较差，如配体容易脱落而不耐洗涤纯化、极性溶剂下不耐储存易分解等问题，限制了其实际应用的推广。因此，如何制备极性稳定且强发光的CsPbBr₃ PNCs仍然是一大挑战。

02

研究内容

基于此，闽南师范大学李飞明、郑轩、西北工业大学陈睿豪以及大连化学物理研究所隋来志等人根据CsPbBr₃ PNCs的结构特点，以CsPbBr₃中[PbBr₆]₄^-八面体晶胞间Pb²⁺-Pb²⁺作为精确装订位点，基于分子装订技术，通过筛查全氟丁二酸、全氟戊二酸（perfluoroglutaric acid，PFGA）、全氟己二酸以及全氟辛二酸装订配体，发现唯有PFGA能够实现原子级别精准配对，此时结合能最大，最终能够实现在乙醇溶液中合成强发光稳定的CsPbBr₃ PNCs。

图1 基于分子装订技术全氟戊二酸配体筛选及其表征

基于PFGA配体分子装订技术，CsPbBr₃ PNCs可以通过室温配体辅助共沉淀的方法进行简单制取，并对其结构及发光性能进行表征。结果如图2所示，所制备为立方晶型，并展现出良好的发光性能，荧光量子产率为86%，半峰宽22 nm。

此外，通过电镜图可知，PFGA-CsPbBr₃ PNCs由无数个小的CsPbBr₃ PNCs组装组成，导致该现象产生的可能原因是PFGA主要由锯齿形C-F构成，其锯齿结构以及C-F极低的表面能，容易进行自组装。

图2 PFGA-CsPbBr₃ PNCs的合成及其结构、发光性质表征

所制备的PFGA-CsPbBr₃ PNCs具有极性有机溶剂稳定性，在乙醇溶液中能够稳定保存6个月以上；此外，PFGA-CsPbBr₃ PNC表现出强的表面结合能，通过醇溶液反复洗涤5次，其发光性能基本保持不变，展现出良好的结构稳定性。基于PFGA-CsPbBr₃ PNC醇相这一稳定特点，结合PFGA-CsPbBr₃ PNCs卤素交换性质，构建了基于激子发射移动氯离子荧光可视化传感体系，可实现河、海砂的快速鉴定以及尿液中氯离子检测。

图3 PFGA-CsPbBr₃ PNCs稳定性探究及其在氯离子可视化传感中的应用

03

总结展望

该工作以CsPbBr₃中[PbBr₆]₄^-八面体晶胞间Pb²⁺-Pb²⁺作为装订位点，通过分子装订技术，发展了全新的PFGA配体，并实现极性有机溶剂稳定CsPbBr₃ PNCs的精准合成，实现了不同场景下氯离子的荧光可视化传感，为后续铅卤钙钛矿纳米晶表面配体的精准调控及其应用提供了新的研究思路。

04

论文信息

Stapled ligand for synthesis of highly emissive and stable CsPbBr₃ perovskite nanocrystals in polar organic solvent

Tianju Chen, Qi Yang, Peng Zhang, Ruihao Chen, Yuke Lin, Weifang Zhou, Laizhi Sui, Xuan Zheng, Guoliang Chen and Feiming Li

Inorg. Chem. Front., 2023, Advance Article

https://doi.org/10.1039/D3QI00719G

*文中图片皆来源上述文章

点击“阅读原文”直达上述文章

05

通讯作者简介

李飞明 副教授

闽南师范大学

李飞明，闽南师范大学化学化工与环境学院副教授、硕士生导师。2019 年博士毕业于厦门大学化学化工学院。长期从事基于视觉神经学可视化传感模型的构建及其应用。目前主持承担国家自然科学基金青年项目、福建省自然科学基金青年等科研项目 4 项。在 Analytical Chemistry、Nano Energy、Inorg. Chem. Front.、ACS Applied Materials & Interfaces 等化学材料领域期刊参与发表SCI 论文 30 余篇。

陈睿豪 教授

西北工业大学

陈睿豪，西北工业大学材料学院，教授，博导。2021年获得厦门大学博士学位（导师为郑南峰教授和李静教授）。2022年加入西北工业大学，主要从事高性能钙钛矿太阳能电池的表界面调控及其规模化组件研究、钙钛矿-硅叠层光伏器件开发。目前已在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等国际期刊发表30篇SCI研究论文，其中以通讯作者或第一作者发表材料/化学Top期刊15篇 (其中ESI高被引4篇)，国家发明专利8项（授权4项）。主持国家自然科学基金青年项目，广东省自然科学基金面上项目以及重庆市自然科学基金面上项目以及西安市科协青年人才托举计划项目（2022），参与国家重点研发等项目多项。陕西省科技创新团队核心骨干成员。曾获RSC英国皇家化学会“化学新星学术论坛”金奖。受邀担任PVSC-2022）分会主席（Sub-area Chair）。

隋来志 副研究员

中国科学院大连化物所

隋来志，中国科学院大连化学物理研究所副研究员。2017年博士毕业于吉林大学原子与分子物理研究所，毕业后进入中国科学院大连化学物理研究所工作。主要从事极端条件下钙钛矿的光学及激发态超快动力学过程研究，过渡金属二维材料的非线性光学性质及相干声子的超快动力学研究，发光碳纳米材料的多光子荧光及超快动力学研究。自主研发多套先进光谱表征探测装置（高压显微瞬态吸收光谱探测系统、高压圆偏振显微荧光探测系统和高压激发发射光谱探测系统等），申请和授权发明专利8项，软件著作权3项。在CCS Chem., Light Sci. Appl., Advanced Science，Nano Research，Adv. Opt. Mater. 和 J. Phys. Chem. Lett.等期刊发表论文40余篇。

郑轩 副教授

闽南师范大学

郑轩，闽南师范大学化学化工与环境学院副教授，2020年7月毕业于中国科学院化学研究所，获物理化学博士学位（导师：王建平教授）。郑轩副教授目前的研究方向主要为超快振动光谱模拟、光电材料第一性原理计算以及高效电解水功能催化剂开发，截止目前已在 Inorg. Chem. Front., Chem. Eng. J., ChemSusChem, ACS Sustainable Chemistry & Engineering., J. Chem. Phys., Spectrochim. Acta, Part A.等SCI期刊上发表论文20余篇，授权专利1项。

推荐阅读

微信改版，公众号文章不再以时间轴排列啦！

将Frontiers Journals设为星标⭐ 不错过更多精彩内容！

喜欢今天的内容？

👇    就来分享、点赞、在看三连吧    👇