硫系钙钛矿是一种前景看好的富土、无毒、坚固的半导体家族，有望与混合型钙钛矿作为高质量的光伏吸收材料竞争。然而，这一领域的研究人员一直没有找到一条低温、基于溶液的合成路线。
近日，佛罗里达大学盖恩斯维尔分校Charles J. Hages提出了第一个自下而上的胶体合成硫系钙钛矿纳米颗粒，BaZrS3，它以所需的扭曲的钙钛矿晶体结构结晶。
文章要点
1）通过加热合成技术，采用热分解机理合成了纳米颗粒。首先，依次合成了具有反应活性的Ba和Zr的单源前驱体（二丁基二硫代氨基甲酸钡（BaDBuDTC）和二乙基二硫代氨基甲酸锆（ZrDEtDTC））。将前驱体(分别为0.244 mmoL)装入自制的反应器，以1 mL的干油胺（OLA）为溶剂/配体。将混合物加热(约5 ℃/min)至330 ℃的反应温度。
2）BaDBuDTC在约80 °C时完全溶解，而ZrDEtDTC在约120 °C时完全溶解，此时形成透明的溶液(黄色)。在完全溶解后不久，混合物在加热过程中变成混浊的淡黄色，然后变成橙色，最后变成深红色，并在反应过程中产生气态副产品。由于Zr的极端亲氧性，前驱体在手套盒中处理，OLA在使用前干燥和脱气，在超高纯度Ar下利用无空气技术(Schlenk Line)合成。
3）在不同的反应时间(0.5、1、3和18 h)下进行了一系列相同的反应。反应后，首先将产物分散在甲苯中，然后通过离心法(5000 rpm，5 min)分离。首先分离出在有机溶剂中不形成稳定分散的初始沉淀相。剩余的含有目标BaZrS3纳米颗粒的上清液用乙醇作为抗溶剂稀释，并通过第二次离心法(10000 rpm，5 min)回收。这些颗粒可以作为稳定的分散体(纳米墨水)保存数周而不会沉淀。
参考文献
Ruiquan Yang, et al, Low-Temperature, Solution-Based Synthesis of Luminescent Chalcogenide Perovskite BaZrS3 Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc, 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c06168
https://doi.org/10.1021/jacs.2c06168
