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  全無機(jī)鈣鈦礦納米晶（CsPbX₃ NCs，X = Cl，Br或I）因具有高熒光量子效率、發(fā)光波長可調(diào)且覆蓋整個可見光譜、窄發(fā)射峰等優(yōu)異性能，而被廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管、光電探測器、生物成像、防偽等領(lǐng)域。然而，由于全無機(jī)鈣鈦礦納米晶的離子晶體屬性，在外界環(huán)境（如水分、氧氣、紫外線照射、熱量）和極性溶劑中穩(wěn)定性差，其實際應(yīng)用面臨巨大挑戰(zhàn)。

  通過表面包覆，隔絕全無機(jī)鈣鈦礦納米晶與外界環(huán)境的直接接觸是提高全無機(jī)鈣鈦礦納米晶穩(wěn)定性的有效手段之一。湘潭大學(xué)劉益江副教授課題組與南京工業(yè)大學(xué)陳蘇教授合作，以柔性聚合物納米管作為納米反應(yīng)器，結(jié)合表面硅烷配體調(diào)控和原位二氧化硅，制備了穩(wěn)定性好和高熒光強(qiáng)度的1D管狀全無機(jī)鈣鈦礦納米晶復(fù)合材料PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs（圖1）。PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs在極性質(zhì)子性溶劑（如甲醇、乙醇、異丙醇等）和極性非質(zhì)子性溶劑（DMF、THF和氯仿）中具體很好的穩(wěn)定性且熒光強(qiáng)度隨存儲時間延長而增強(qiáng)。基于PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs顯色膜的顯示器顏色鮮亮、色飽和度高。

圖1. 1D全無機(jī)鈣鈦礦納米晶復(fù)合材料PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的合成示意圖。

  首先，利用PDVB-SO₃H納米管的磺酸基與鈣鈦礦前驅(qū)體的相互作用，在納米管外側(cè)原位生長CsPbBr₃ NCs。與此同時，表面配體TMOS和APTMS迅速水解并在CsPbBr₃ NCs表面形成一薄層SiO₂，得到了既具有強(qiáng)發(fā)射又具有優(yōu)異穩(wěn)定性的PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs。通過SEM、TEM、PL光譜、UV-vis光譜、FTIR、XRD和EDS全面表征了PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的形貌和組成（圖2）。

圖2. PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的表征。

圖3. PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的穩(wěn)定性：（a）光穩(wěn)定性，（c）熱穩(wěn)定性，（d）存儲穩(wěn)定性；（b）與其它文獻(xiàn)報道的鈣鈦礦納米晶的光穩(wěn)定性的比較。

  同樣，以PDVB@CsPbBr₃ NCCs和純CsPbBr₃ NCs為參比樣品，研究了PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的極性質(zhì)子溶劑穩(wěn)定性和極性非質(zhì)子溶劑穩(wěn)定性（圖4、5）。結(jié)果表明PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的有機(jī)溶劑穩(wěn)定性明顯優(yōu)于PDVB@CsPbBr₃ NCCs和純CsPbBr₃ NCs。PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs優(yōu)異的有機(jī)溶劑耐受性一方面歸因于PDVB和SiO₂的雙重保護(hù)，另一方面歸因于溶劑分子對CsPbBr₃ NCs表面的有效鈍化作用。

圖5.（a-d）PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs在極性非質(zhì)子溶劑中的穩(wěn)定性；PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs分別與乙醇和DMF混合15天前后的XRD譜圖；（f）PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs分別與EtOH、DMF、THF混合15天前后的時間分辨熒光衰減圖。

圖6. PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的應(yīng)用。

  以上研究成果發(fā)表在期刊《Chemical Engineering Journal》上，論文的第一作者是湘潭大學(xué)化學(xué)學(xué)院研究生王佳琳和張煜。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133866