卤化铅铯钙钛矿纳米晶复合材料的合成及其性质的研究
发布时间：2021-11-08 08:38
近年来,卤化铅钙钛矿由于其优异的光电性质被应用于太阳能电池、发光二极管和激光等领域。目前,如何将钙钛矿与其他材料相结合设计合成结构更好,性能更优的复合钙钛矿材料成为人们的研究热点。因此,本论文分别将卤化铅铯钙钛矿纳米晶与银纳米棒和介孔分子筛相结合制备了相应的钙钛矿复合材料,并对其独特的光学性质进行了深入的研究。在本论文的第一章,我们就卤化物钙钛矿领域进行了简单的综述,其中包括卤化物钙钛矿的结构、性质以及合成方法。另外,我们还对手性及手性钙钛矿材料进行了简单的介绍,包括其发展情况、性质及应用等。在本论文的第二章,我们通过将银纳米棒包覆二氧化硅、半胱氨酸和全无机钙钛矿量子点,制备了手性向列型液晶相:银纳米棒@二氧化硅@半胱氨酸@钙钛矿量子点杂化纳米棒复合结构。研究发现,该手性信号来源于半胱氨酸分子的结构排列的带间吸收增强的光学活性,银纳米棒的手性向列型液晶排列以及钙钛矿的激子吸附边。由于银的局域表面等离子共振场增强效应,可以使钙钛矿量子点的发光强度增强87倍。另外,我们用此材料制备了高性能绿色发光二极管。在本论文的第三章,我们用介孔分子筛MCM-41作为模板,运用模板辅助合成策略制备了Mn...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DRuddlesden-Popper和3D金属卤化物钙钛矿的晶体结构
第一章绪论4换为无机阳离子：Cs+），可以有效改善这一缺点。Protesescuetal在2015年设计合成了高效发光全无机钙钛矿胶体量子点材料，为全无机卤化物钙钛矿的研究提供了一条新的途径[22]。通过成分调制和量子尺寸效应，其带隙能量和发射光谱在410-700nm整个可见光谱区域很容易地调谐（图1.2）。CsPbX3纳米晶的发射半峰宽窄（12-42nm），色域宽，覆盖了美国国家电视标准委员会（NTSC）标准的140%，PLQY高达90%。此外，通过改变B位金属元素可以使发射进一步扩展到960nm。图1.2胶体钙钛矿CsPbX3NCs（X=Cl,Br,I）表现出尺寸和组成可调谐的带隙能量，覆盖了整个可见光谱区域，有着窄而明亮的发射。此外，通过引入较大的铵离子，如丁基铵（BA+），可以获得二维量子约束钙钛矿的块状结构，即二维Ruddlesden-Popper（RP）相（图1.1）。量子约束可以使带隙进一步偏移>1eV。因此，通过改变阱的厚度和组成，就有可能将整个紫外发射调至近红外光谱。这种宽禁带可调谐性在传统半导体中很少得到证实。胶体卤化铅钙钛矿的另一个特点是其超高的离子性，这也成为了它的一个重要的缺点：它们在极性溶剂中的溶解度很高。这就意味着它们在周围大气条件下（具有可变的湿度、光照和温度等）稳定性很差，这会导致其PLQY下降，进而影响其实际应用。1.4卤化物钙钛矿的合成为了得到高质量的卤化物钙钛矿纳米晶，研究者们在调控其尺寸、形状和性质等方面投入大量精力来开发简易方便可靠的合成策略。这些合成方法可以分为“自上而下”和“自下而上”两种。自上而下的策略包括通过机械方式（例如，在表
第一章绪论5面活性剂存在下进行球磨）[23]或化学方式（例如，化学剥落等）[24]对宏观固体进行破碎和结构化，而自下而上的途径则由分子和离子通过气相或液相化学反应进行。已经证明，在所有自下而上的方法中，液相法是最适合制备特殊结构的金属卤化物胶体纳米晶（图1.3）的方法[25,26]。热注入法（hotinjection(HI)method）和配体辅助再沉淀法（ligand-assistedreprecipitation(LARP)method）[27,28]这两种液相合成方法我们将重点介绍。简而言之，热注入方法需要高温和惰性气体，这不可避免地增加了成本，并可能限制批量生产的产量。为了克服这两个潜在的限制，LARP方法可以作为一种更经济有效的替代方法，因为它在室温环境中可以提供高质量的钙钛矿纳米晶[29]。图1.3卤化铅钙钛矿纳米晶体合成中使用的各种方法的概述。1.4.1热注入策略第一次热注入方法是在几十年前开发出来的，用于合成硫化镉纳米晶（NCs）[30]。该方法基于将前驱体快速注入剩余的前驱体、配体和高沸点溶剂的热混合溶液中[31-33]。HI方法通常可通过在成核和生长阶段之间实现分离来合成尺寸分布较窄的小型纳米晶[34]。注射后成核立即发生，同时形成新的小核。成核阶段在单体的快速消耗下终止，此后小核继续生长（理想情况下不会形成新的核）。控制HI法合成的胶体NCs的尺寸、尺寸分布和形状的关键参数是：（1）表面活性剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]Tunable luminescent CsPb2Br5 nanoplatelets:applications in light-emitting diodes and photodetectors[J]. CENG HAN,CUNLONG LI,ZHIGANG ZANG,MING WANG,KUAN SUN,XIAOSHENG TANG,JIHE DU. Photonics Research. 2017(05)
本文编号：3483384
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DRuddlesden-Popper和3D金属卤化物钙钛矿的晶体结构
第一章绪论4换为无机阳离子：Cs+），可以有效改善这一缺点。Protesescuetal在2015年设计合成了高效发光全无机钙钛矿胶体量子点材料，为全无机卤化物钙钛矿的研究提供了一条新的途径[22]。通过成分调制和量子尺寸效应，其带隙能量和发射光谱在410-700nm整个可见光谱区域很容易地调谐（图1.2）。CsPbX3纳米晶的发射半峰宽窄（12-42nm），色域宽，覆盖了美国国家电视标准委员会（NTSC）标准的140%，PLQY高达90%。此外，通过改变B位金属元素可以使发射进一步扩展到960nm。图1.2胶体钙钛矿CsPbX3NCs（X=Cl,Br,I）表现出尺寸和组成可调谐的带隙能量，覆盖了整个可见光谱区域，有着窄而明亮的发射。此外，通过引入较大的铵离子，如丁基铵（BA+），可以获得二维量子约束钙钛矿的块状结构，即二维Ruddlesden-Popper（RP）相（图1.1）。量子约束可以使带隙进一步偏移>1eV。因此，通过改变阱的厚度和组成，就有可能将整个紫外发射调至近红外光谱。这种宽禁带可调谐性在传统半导体中很少得到证实。胶体卤化铅钙钛矿的另一个特点是其超高的离子性，这也成为了它的一个重要的缺点：它们在极性溶剂中的溶解度很高。这就意味着它们在周围大气条件下（具有可变的湿度、光照和温度等）稳定性很差，这会导致其PLQY下降，进而影响其实际应用。1.4卤化物钙钛矿的合成为了得到高质量的卤化物钙钛矿纳米晶，研究者们在调控其尺寸、形状和性质等方面投入大量精力来开发简易方便可靠的合成策略。这些合成方法可以分为“自上而下”和“自下而上”两种。自上而下的策略包括通过机械方式（例如，在表
第一章绪论5面活性剂存在下进行球磨）[23]或化学方式（例如，化学剥落等）[24]对宏观固体进行破碎和结构化，而自下而上的途径则由分子和离子通过气相或液相化学反应进行。已经证明，在所有自下而上的方法中，液相法是最适合制备特殊结构的金属卤化物胶体纳米晶（图1.3）的方法[25,26]。热注入法（hotinjection(HI)method）和配体辅助再沉淀法（ligand-assistedreprecipitation(LARP)method）[27,28]这两种液相合成方法我们将重点介绍。简而言之，热注入方法需要高温和惰性气体，这不可避免地增加了成本，并可能限制批量生产的产量。为了克服这两个潜在的限制，LARP方法可以作为一种更经济有效的替代方法，因为它在室温环境中可以提供高质量的钙钛矿纳米晶[29]。图1.3卤化铅钙钛矿纳米晶体合成中使用的各种方法的概述。1.4.1热注入策略第一次热注入方法是在几十年前开发出来的，用于合成硫化镉纳米晶（NCs）[30]。该方法基于将前驱体快速注入剩余的前驱体、配体和高沸点溶剂的热混合溶液中[31-33]。HI方法通常可通过在成核和生长阶段之间实现分离来合成尺寸分布较窄的小型纳米晶[34]。注射后成核立即发生，同时形成新的小核。成核阶段在单体的快速消耗下终止，此后小核继续生长（理想情况下不会形成新的核）。控制HI法合成的胶体NCs的尺寸、尺寸分布和形状的关键参数是：（1）表面活性剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]Tunable luminescent CsPb2Br5 nanoplatelets:applications in light-emitting diodes and photodetectors[J]. CENG HAN,CUNLONG LI,ZHIGANG ZANG,MING WANG,KUAN SUN,XIAOSHENG TANG,JIHE DU. Photonics Research. 2017(05)
本文编号：3483384
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