聚合物封装策略显著提升CsPbX3量子点在苛性环境中的稳定性

随着光电材料的迅速发展,寻找合适的发光材料一直是该领域的重要方向。全无机钙钛矿量子点CsPbX3 (X=Cl,Br,I) PQDs具有可调节的全谱段光发射,较高的发光效率,短的激子辐射寿命和长的载流子扩散长度等优点,在光电器件的众多领域都有着潜在的应用。然而,由于CsPbX3的形成能较低和离子化的本质,该类材料具有显著的化学/物理不稳定性,容易与空气中的水,氧反应,特别是在酸碱等苛性环境下更容易发生分解而发生荧光猝灭。同时,由于CsPbX3 PQDs的表面配体是处于一种动态平衡状态,加之本身离子晶体的本质,这使得不同组分的量子点间会发生离子交换而导致荧光发射峰位移动,在很大程度上阻碍了CsPbX3 PQDs作为荧光转换层的实际应用。因此,CsPbX3 PQDs的稳定性和抗离子交换能力是铅卤化物钙钛矿材料面临的亟待解决的问题之一。

近日,东北师范大学物理学院徐海阳/刘为振课题组采用聚合物介孔微球(MPMs)和二氧化硅共同封装的策略制备了量子效率高达84%的荧光微球(CsPbBr3-PQDs/MPMs@SiO2),实现了单个微球级别的CsPbX3 PQDs有效封装保护。该方法采用在二氧化硅表面修饰疏水性十八烷基碳链的方式,显著地提升了CsPbBr3 PQDs在水中的稳定性,其接触角可达145°,在水中存放30天依旧可以维持 ~48%的初始荧光强度,半峰宽/发射峰位等荧光参数没有明显改变。此外,该PQD复合微球结构在常用极性溶剂(如异丙醇)、酸碱溶液等苛性环境中也展现出了良好的稳定性和抗离子交换能力。这种封装方法避免了嵌入量子点的外泄,阻止了有毒Pb2+的排放,符合绿色化学的理念。同时,该结构表面包覆的SiO2壳层提高了CsPbX3 PQDs的热稳定性,在80 oC环境下加热40分钟依然维持了约60%的初始荧光强度。最后,将该复合微球结构作为荧光转换层与商业化的KSF粉混合,研究组获得了流明效率为81 lm/W的白光LED器件。

上述结果不仅能够为铅卤化物钙钛矿量子点的稳定性提升提供一种有效的解决方案,而且为其在苛性环境中的实际应用提供了可能。相关工作在线发表在Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.201900546)上。

Speak Your Mind