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  全無機鈣鈦礦納米晶（CsPbX₃ NCs，X = Cl，Br或I）因具有高熒光量子效率、發光波長可調且覆蓋整個可見光譜、窄發射峰等優異性能，而被廣泛應用于發光二極管、光電探測器、生物成像、防偽等領域。然而，由于全無機鈣鈦礦納米晶的離子晶體屬性，在外界環境（如水分、氧氣、紫外線照射、熱量）和極性溶劑中穩定性差，其實際應用面臨巨大挑戰。

  通過表面包覆，隔絕全無機鈣鈦礦納米晶與外界環境的直接接觸是提高全無機鈣鈦礦納米晶穩定性的有效手段之一。湘潭大學劉益江副教授課題組與南京工業大學陳蘇教授合作，以柔性聚合物納米管作為納米反應器，結合表面硅烷配體調控和原位二氧化硅，制備了穩定性好和高熒光強度的1D管狀全無機鈣鈦礦納米晶復合材料PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs（圖1）。PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs在極性質子性溶劑（如甲醇、乙醇、異丙醇等）和極性非質子性溶劑（DMF、THF和氯仿）中具體很好的穩定性且熒光強度隨存儲時間延長而增強。基于PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs顯色膜的顯示器顏色鮮亮、色飽和度高。

圖1. 1D全無機鈣鈦礦納米晶復合材料PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的合成示意圖。

  首先，利用PDVB-SO₃H納米管的磺酸基與鈣鈦礦前驅體的相互作用，在納米管外側原位生長CsPbBr₃ NCs。與此同時，表面配體TMOS和APTMS迅速水解并在CsPbBr₃ NCs表面形成一薄層SiO₂，得到了既具有強發射又具有優異穩定性的PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs。通過SEM、TEM、PL光譜、UV-vis光譜、FTIR、XRD和EDS全面表征了PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的形貌和組成（圖2）。

圖2. PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的表征。

圖3. PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的穩定性：（a）光穩定性，（c）熱穩定性，（d）存儲穩定性；（b）與其它文獻報道的鈣鈦礦納米晶的光穩定性的比較。

  同樣，以PDVB@CsPbBr₃ NCCs和純CsPbBr₃ NCs為參比樣品，研究了PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的極性質子溶劑穩定性和極性非質子溶劑穩定性（圖4、5）。結果表明PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的有機溶劑穩定性明顯優于PDVB@CsPbBr₃ NCCs和純CsPbBr₃ NCs。PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs優異的有機溶劑耐受性一方面歸因于PDVB和SiO₂的雙重保護，另一方面歸因于溶劑分子對CsPbBr₃ NCs表面的有效鈍化作用。

圖5.（a-d）PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs在極性非質子溶劑中的穩定性；PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs分別與乙醇和DMF混合15天前后的XRD譜圖；（f）PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs分別與EtOH、DMF、THF混合15天前后的時間分辨熒光衰減圖。

圖6. PDVB@CsPbBr₃@SiO₂ NCCs的應用。

  以上研究成果發表在期刊《Chemical Engineering Journal》上，論文的第一作者是湘潭大學化學學院研究生王佳琳和張煜。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133866