近日，合肥工業大學材料科學與工程學院蔣陽、童國慶教授課題組在非鉛零維鈣鈦礦結構納米晶研究領域取得新進展。相關研究成果以“Hydrolysis Reaction-Induced Phase Regulation of Sb-doped Zero-Dimensional Perovskite Cs-In-Cl Nanocrystals for Optoelectronic and Information Encryption Applications”為題發表在國際材料領域權威期刊《Advanced Functional Materials》上，文章第一作者為材料學院博士生李俊春，通訊作者是童國慶教授和蔣陽教授，合肥工業大學為唯一通訊單位。
 

　　全無機非鉛零維鈣鈦礦納米晶因其環境友好性、獨特的光電特性、優秀的穩定性和良好的溶液加工性能而備受關注，其相組成與結構的調控是實現其在光電器件應用中的重要環節。在傳統的熱注法合成過程中，全無機非鉛鈣鈦礦納米晶的相組成調控依賴于反應溫度、反應時間以及物料配比的改變，其反應體系和反應過程的復雜性使得其相組成的精細調控受到明顯的限制。
 

　　為此，研究團隊首次提出利用合成過程中的水解反應實現對零維(0D)鈣鈦礦 Cs-In-Cl：Sb納米晶相組成的精細調控。研究發現，通過調節苯基膦酰二氯(PhPOCl?)的水解反應可實現Cs-In-Cl: Sb納米晶從Cs?InCl?: Sb相到Cs?InCl?: Sb相轉變，并且Cs?InCl?: Sb相和Cs?InCl?: Sb相的生成比例可以通過水解反應程度實現連續且精細的調控。在反應過程中，含有短烷基鏈((CH?)?CH-)和羥基(-OH)的異丙醇(IPA)極性溶劑的加入，不僅提高了反應溶劑油酸(OA)、油胺(OAm)及H?O的相溶性，還調節了醋酸鹽反應前驅物的溶解度，有利于獲得良好配體鈍化的Cs?InCl?: Sb納米晶。研究還揭示了其隨熱處理溫度變化從Cs?InCl?: Sb到Cs?InCl?: Sb的可逆相變規律。基于Cs?NaInCl?: Sb和Cs?InCl?: Sb構建的白光發光二極管(WLED)表現出顯色指數高達88.3的優異性能。當溫度改變時，其WLED的CIE色坐標從(0.3698, 0.3940)轉變為(0.3535, 0.4146)。此外，所制備的信息加密圖案具有極高的可讀性，且基于Cs?InCl?: Sb/PMMA的復合薄膜表現出優異的發光性能、透光性、柔韌性及水穩定性。該研究深化了對In基零維鈣鈦礦結構納米晶相調控機制的理解，為非鉛零維鈣鈦礦結構納米晶在WLED、信息加密技術及熒光復合薄膜等領域的應用提供了新的策略。
 

　　上述研究得到了國家自然科學基金、安徽省重點研究與開發計劃、安徽省自然科學基金、中央高校基本科研業務費和黃山學者優秀青年人才計劃等項目支持。
 

圖1 水解反應誘導的 Cs-In-Cl: Sb納米晶結晶機制
 

　　圖2 基于Cs?NaInCl?: Sb和Cs?InCl?: Sb構筑的WLED的性能表征