ACS Energy Letter综述:核壳钙钛矿材料合成、性质、应用
纳米技术 纳米 2021-03-23

由于表现出优异的荧光量子产率PLQY、可调控的荧光波长、合成简单方便等特点,近期发展的钙钛矿纳米晶在广泛的光电器件中展示了巨大前景。虽然目前合成钙钛矿纳米晶得到广泛发展,但是钙钛矿纳米晶具有较低的环境稳定性、严重限制了其应用和发展、实现商业化等。考虑到这个问题,人们发现核/壳结构钙钛矿纳米晶可能在条件更加复杂和严苛的环境中可能改善荧光性能、降低激子复合、抑制非辐射复合、改善载流子移动等优势,从改善稳定性出发改善器件的稳定性。有鉴于此,阿卜杜拉国王科技大学Omar F. Mohammed等综述报道了目前核/壳结构钙钛矿异质结构的发展、挑战,核/壳结构光物理过程,理论相关研究、核/壳结构钙钛矿材料的应用。最后,为本研究领域的进一步发展提供机会。

本文要点:

(1)

总结目前各种核/壳结构催化剂,包括钙钛矿/金属氧化物、钙钛矿/聚合物、钙钛矿/金属硫化物、钙钛矿/钙钛矿、钙钛矿/无机层、钙钛矿/有机层等不同结构,对其合成、稳定性特点进行总结。

(2)

缺陷结构、光物理学过程研究。由于钙钛矿材料中具有界面配体动态结合效应、界面缺陷、配位不饱和Pb、扭曲/变形的[PbX6]八面体单元等,通过另外材料在界面上组装、形成壳结构,改善界面稳定性,进一步实现了稳定性、光学性能、荧光纯度、荧光量子产率、载流子寿命等参数。此类性质对其应用于光电化学器件而言至关重要。

(3)

理论计算相关研究。DFT计算成为研究钙钛矿纳米粒子电子、光学性质的重要理论方法工具,比如电子能带结构、光学吸收,缺陷性质,电荷转移能级、荧光态的指定、多维度对光学响应的影响、配体-纳米粒子相互作用、修饰对荧光强度的影响等。

(4)

应用和器件性能。有效的壳能够有助于界面电荷的抽取、转移过程,同时在防伪、安全、绿色荧光材料LED等领域中具有应用前景。

(5)

总结与展望。从合成、产物稳定性,缺陷、光物理学,理论计算,器件性能等角度分别对核壳结构钙钛矿材料的发展进行展望。

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参考文献

Ghada H. Ahmed, Jun Yin, Osman M. Bakr, and Omar F. Mohammed*, Successes and Challenges of Core/Shell Lead Halide Perovskite Nanocrystals, ACS Energy Lett. 2021, 6, 1340–1357

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00076

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00076



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