全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米材料由于其優(yōu)異的光學(xué)和光電性能,近幾年在光伏、光電子等領(lǐng)域得到了蓬勃的發(fā)展。然而,該材料較差的穩(wěn)定性,容易遭受水、氧、光和熱的破壞等缺點(diǎn),一直以來(lái)制約其走向?qū)嶋H應(yīng)用。為了從根本上改善這一問(wèn)題,我們選用常見(jiàn)的三維全無(wú)機(jī)CsPbX₃（X=Cl,Br,I）鈣鈦礦量子點(diǎn)為研究對(duì)象,利用摻雜的手段,在保持材料優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化或改性。此外,我們還將這種摻雜策略沿用到目前研究還不太成熟的零維Cs₄PbBr₆鈣鈦礦納米材料上,期望開(kāi)發(fā)材料新的性能從而豐富該領(lǐng)域的研究。因此本論文選擇了Mn²⁺、Sn²⁺等多種二價(jià)金屬離子,從摻雜全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米材料的合成出發(fā),將理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,系統(tǒng)地研究了摻雜離子對(duì)宿主納米晶光學(xué)、光電性能以及穩(wěn)定性等的影響,并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）我們首次提出并理論證明了一種Mn²⁺取代增強(qiáng)CsPbX₃鈣鈦礦量子點(diǎn)晶格穩(wěn)定性的策略,通過(guò)對(duì)摻雜不同濃度Mn²⁺

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：112 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

APbX3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，包括左邊的立方（MAPbX3和FAPbX3，兩個(gè)單胞）和右邊的正交（CsPbX3）兩種典型結(jié)構(gòu)

圖 1.2 熱注射法合成膠體鈣鈦礦納米晶的示意圖。來(lái)自參考文獻(xiàn)[46]Figure 1.2 Schematic illustration of the hot-injection method for the synthesis of colloidalperovskite nanocrystals (NCs). Panel is from ref [46] Copyright 2018 AmericanChemical Society(2) 過(guò)飽和重結(jié)晶法2016 年，Zeng 課題組提出了一種室溫過(guò)飽和重結(jié)晶的方法制備得到量子產(chǎn)率高達(dá) 95%的 CsPbX3納米晶[41]，打破了此前該材料基本都用熱注射法合成的局限。如圖 1.3 所示，過(guò)飽和重結(jié)晶法，是將溶解有前驅(qū)體鹽（PbX2、CsX）和配體（油酸和油胺等）的“良好”極性溶劑（如二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜（DMSO）等），逐滴加入攪拌的“不良”溶劑（如甲苯或己烷等）中，由于兩種溶劑的溶解能力相差較大，在二者混合時(shí)可引起瞬間過(guò)飽和，從而引起CsPbX3納米晶的形核和生長(zhǎng)�？梢钥闯鲞^(guò)飽和重結(jié)晶法可在室溫空氣條件下進(jìn)

1.3 過(guò)飽和重結(jié)晶法合成膠體鈣鈦礦納米晶的示意圖。來(lái)自參考文獻(xiàn)[ 1.3 Schematic illustration of the supersaturated recrystallization methos of colloidal perovskite nanocrystals (NCs). Panel is from ref [48] CopyrAmerican Chemical Society，Li 等人還衍生出一種乳濁液—過(guò)飽和重結(jié)晶的方法，將油加入到溶解有 PbX2的 DMF 溶液中形成乳濁液，然后將其逐來(lái)實(shí)現(xiàn)納米晶的成核和生長(zhǎng)[49]。在此基礎(chǔ)之上，Sun 等人還烷基胺和羧酸配體，發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變配體烷基鏈的長(zhǎng)度可合成得的納米晶，包括量子點(diǎn)、納米棒和納米片[50]。法合成無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米晶除了以上兩種最成熟的方法以外，還]、微波加熱法[52]、微流體法[35]、超聲法[53]等等。


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