介孔SiO2中的发光Pervoskite
由于钙钛矿纳米晶材料本身电子和能带结构，其表现出很强的defect-tolerance，如图1所示。与II-IV族和III-V族材料相比，表面缺陷能级对其发光性能的影响很小。
图 1
II-IV或者II-V族量子点材料的高效率极大的依赖于对表面的钝化和修饰。表面环境的微小改变可能带来效率的显著降低。比如将高效率的CdSe量子点放入介孔二氧化硅孔道中，其效率显著下降。相比而言，钙钛矿（CsPbX3，MAPbX3）量子点的抗干扰性能更好，其在SiO2孔道中也能闪闪发亮，如图2。
图 2
今天分享的这篇Nanoletter(10.1021/acs.nanolett.6b02688)就是利用Pervoskite的defect - tolerance这一特性，成功的将其引入介孔SiO2孔道，并保持钙钛矿的发光特性。合成方法也很简单，首先将特定孔道结构的SiO2和钙钛矿前驱体浸渍、混合。然后过滤、真空干燥，最后在适当温度（100 - 200 C）加热即可（具体过程请参见全文）。结构表征见图3。图中介孔二氧化硅的孔道结构保持完整，钙钛矿粒子在孔道中均匀分布。
图 3
相比如传统的Colloid体系Pervoskite，SiO2介孔孔道内Pervoskite具有如下特色：
1. 尺寸调控性更强
在Colliod体系中，颜色的变化一般是通过Pervoskite成分调控来实现，例如CsPbBr3发绿光，CsPbI3发红光。而Pervoskite的尺寸可变范围很有限，特别是在小尺寸（< 8 nm）的强量子限域范围。因为介孔二氧化硅的合成已经非常成熟，其孔道大小可控。文中选择孔道尺寸为4 nm的介孔二氧化硅 ( SBA-15 )和2.5 nm的 MCM - 41为模板，成功合成出小尺寸Pervoskite。大范围的尺寸调控和原本方便的成分变化使得Pervoskite的颜色调控能力更强。比如：同样是需要630 nm的红光，可以是4 nm-SiO2 + CsPbI3；也可以是7 nm - SiO2 + CsPb（Br0.25 I 0.75）。
2. 高效率和出色的稳定性
研究发现，当高效率的II-IV族量子点与介孔二氧化硅结合到一起，其效率常常会显著降低。而Pervoskite与介孔二氧化硅结合并未导致发光效率的降低，同时半峰宽也很窄。如图4所示。此外，文中发现介孔材料的引入一定程度上提高了量子点的稳定性。但文中的研究不够深入和全面。
图 4
3. 无需提纯，方便后处理
介孔二氧化硅通常为粉末状。加入钙钛矿之后，真空抽干溶剂即可得到不同颜色的粉末，如图2所示。传统Colloid合成方法提纯通常很麻烦，既要保证量子点能够最大限度分离出来，还需尽量降低提纯溶剂对量子点效率和稳定性的影响。在量子点的工业生产过程中，提纯常常是令人头疼的问题。介孔SiO2的引入很好的解决了这一问题。
点评：
1. Pervoskite的本身电子及能级结构（defect - tolerance）特点使得其与介孔材料的结合成为可能。同时介孔材料的合成，特别是介孔SiO2，已经发展的很成熟（可控孔道结构和孔道尺寸）。介孔的这些特性给Pervoskite增加了无限的可能，而这些可能是传统量子点材料所无法获得的。例如：上文中利用介孔结构来实现对Pervoskite尺寸大小的控制。
当然，介孔给Pervoskite带来的不仅仅是尺寸调控。例如：可以选择一维孔道的SBA系列，零维的nanocage（FDU系列）。甚至还可以是二维层状材料。调节负载量还可以实现一个nano cage中量子点个数的调控。
2. 介孔材料的引入虽然能够方便后期分离和加工，但是因为介孔材料本身对光的散射能力很强，所以不利于Pervoskite对光的吸收和能量的高效利用。
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