上海電力大學(xué)林佳教授課題組采用新的有機(jī)高分子HO-PS-N3（HOPS）作為表面配體，制備了穩(wěn)定的黑相CsPbI3納米晶體。這種有機(jī)聚合物配體有效地鈍化了CsPbI3納米晶表面的缺陷，抑制了非輻射復(fù)合，且具有疏水性的聚苯乙烯鏈段增強(qiáng)了CsPbI3納米晶的環(huán)境穩(wěn)定性。
圖1.(a)CsPbI3納米晶鈍化示意圖。(b)HOPS修飾的CsPbI3納米晶在水中放置60天的穩(wěn)定性（自然光下照片（左），紫外燈下照片（右））。 鈣鈦礦納米晶體因其可調(diào)節(jié)的帶隙、窄的發(fā)射、大的光學(xué)吸收系數(shù)和高的缺陷容忍因子而引起了極大的興趣。它們已廣泛用于各種光電器件，包括太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、光電探測(cè)器和激光器。然而，鈣鈦礦納米晶在潮濕、氧氣、光照和高溫下的耐久性較差，因此其使用仍具有挑戰(zhàn)性。 為了解決這一問(wèn)題，林佳課題組在鈣鈦礦納米晶體表面引入具有強(qiáng)結(jié)合能的長(zhǎng)鏈有機(jī)配體制備了具有優(yōu)異穩(wěn)定性的CsPbI3納米晶。通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法等過(guò)程制備了含有羰基和聚苯乙烯鏈段的聚合物HOPS。將HOPS作為表面配體在熱注入過(guò)程中引入到鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中，成功地制備了尺寸均勻和相穩(wěn)定的γ-CsPbI3納米晶。研究表明，HOPS中的羰基可以與CsPbI3納米晶中未配位的Pb2+結(jié)合實(shí)現(xiàn)缺陷的有效鈍化，從而抑制由此缺陷產(chǎn)生的非輻射復(fù)合（圖1a）。HOPS修飾的CsPbI3納米晶表現(xiàn)出顯著改善的耐濕性和耐光性。在水中浸泡兩個(gè)月后，HOPS修飾的CsPbI3納米晶的發(fā)光強(qiáng)度保持原始發(fā)光強(qiáng)度的70%（圖1b），其薄膜在空氣中放置4天仍保持穩(wěn)定的黑色相。在紫外光持續(xù)照射80分鐘后，發(fā)光強(qiáng)度為原始的81%（未經(jīng)修飾的納米晶只有初始強(qiáng)度的18%）。密度泛函理論計(jì)算表明，HOPS配體在CsPbI3納米晶表面的結(jié)合能高于常用的油酸配體，從而阻止了CsPbI3納米晶純化過(guò)程中由配體脫落引起的降解或團(tuán)聚。這項(xiàng)研究證明了HOPS分子作為表面配體增強(qiáng)CsPbI3納米晶穩(wěn)定性的巨大潛力，將擴(kuò)展到相關(guān)衍生物以及在不同結(jié)構(gòu)鈣鈦礦中應(yīng)用。 論文信息 Surface-stabilized CsPbI3 nanocrystals with tailored organic polymer ligand binding Xiao Liu, Jing Lv, Shunwei Yao, Dr. Yanan Wang, Dr. Lin Peng, Dr. Jing Chen, Dr. Xiaolin Liu, Prof. Jia Lin, and Prof. Xianfeng Chen Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202203971
