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金属卤化物钙钛矿纳米光电材料的研究进展

物理学报 2021年第8期70卷 348-365页

作者：石文奇田宏陆玉新朱虹李芬王小霞刘燕文中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学北京100049 天津交通职业学院天津300110

金属卤化物钙钛矿广泛应用于太阳能电池、发光二极管和纳米激光器等领域,引起了科学家们极大的兴趣.纳米材料由于具有量子约束和较强的各项异性,表现出与普通块体材料不同的光学和电学性质.金属卤化物钙钛矿纳米材料具有可调节带隙、高... 详细信息

金属卤化物钙钛矿广泛应用于太阳能电池、发光二极管和纳米激光器等领域,引起了科学家们极大的兴趣.纳米材料由于具有量子约束和较强的各项异性,表现出与普通块体材料不同的光学和电学性质.金属卤化物钙钛矿纳米材料具有可调节带隙、高量子效率、强的光致发光、量子约束效应和长的载流子寿命等优点,并且其成本低、储量丰富、易于合成多种化合物,有很广阔的光电应用前景.但另一方面,钙钛矿由于表面存在陷阱缺陷状态以及晶体边界导致稳定性较差,环境中的水、氧气、紫外线和温度等因素会使其光电性能大幅度降低.本文介绍量子点、纳米线、纳米片钙钛矿纳米材料的合成与生长机制,并且讨论其新奇的光电性能及在各种光电设备中的应用.最后总结了钙钛矿材料新出现的挑战并讨论了下一代金属卤化物钙钛矿光电设备应用.

关键词：金属卤化物钙钛矿纳米材料合成与生长机制光电设备应用

金属卤化物钙钛矿纳米晶体/聚合物复合材料的研究进展

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材料导报 2024年第15期38卷 254-263页

作者：孙元杰李志刚王艺田波李金凤张楠赵浚峰张建伟李拓赵弘韬黑龙江省原子能研究院哈尔滨150081 哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150006

金属卤化物钙钛矿纳米晶体因其独特的光电特性,在光伏和光电等领域展现了巨大的应用前景,受到广泛的研究关注。但钙钛矿纳米晶体本身的离子晶体性质使其在水、热等环境下不稳定,从而限制了其实际应用。金属卤化物钙钛矿纳米晶体可以与... 详细信息

金属卤化物钙钛矿纳米晶体因其独特的光电特性,在光伏和光电等领域展现了巨大的应用前景,受到广泛的研究关注。但钙钛矿纳米晶体本身的离子晶体性质使其在水、热等环境下不稳定,从而限制了其实际应用。金属卤化物钙钛矿纳米晶体可以与聚合物结合形成纳米复合材料,具有许多优越的特性。聚合物基体可以赋予复合材料稳定性、可拉伸性和溶液加工性,而纳米晶体可保持其尺寸、形状和组成相关的光电特性。因此,这些纳米复合材料在下一代显示器、照明、传感、生物医学技术和能量转换等领域具有巨大的潜力。本文总结了金属卤化物钙钛矿纳米晶/聚合物纳米复合材料的最新研究进展。首先,讨论了制备金属卤化物钙钛矿纳米晶体/聚合物复合材料的各种合成策略。其次,介绍了金属卤化物钙钛矿纳米晶体/聚合物复合材料在发光二极管、激光和闪烁体等领域的应用。最后,提出了该领域未来的研究方向和挑战。

关键词：金属卤化物钙钛矿纳米晶体聚合物复合材料

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金属卤化物钙钛矿光催化材料研究进展

发光学报 2020年第9期41卷 1058-1081页

作者：黄浩赵韦人李杨罗莉广东工业大学物理与光电工程学院广东广州510006

发展绿色、环保、可持续的化学过程是当今环境、能源、化学学科面临的重大挑战。太阳能驱动光催化实现化学燃料制备、降解环境污染物、高附加值产物转化是解决目前面临的能源和环境问题的一条有效途径。近年来,金属卤化物钙钛矿材料作... 详细信息

发展绿色、环保、可持续的化学过程是当今环境、能源、化学学科面临的重大挑战。太阳能驱动光催化实现化学燃料制备、降解环境污染物、高附加值产物转化是解决目前面临的能源和环境问题的一条有效途径。近年来,金属卤化物钙钛矿材料作为一种新型高效的光催化材料受到了广泛关注。本文系统地阐述了金属卤化物钙钛矿材料在光催化析氢、光催化CO2还原和光催化有机物转化中的研究进展,讨论了金属卤化物钙钛矿的光催化作用机理和面临的困难,最后对金属卤化物钙钛矿光催化材料的发展方向进行了分析和展望。

关键词：金属卤化物钙钛矿光生载流子光催化析氢光催化CO2还原光催化有机物转化

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金属卤化物钙钛矿光催化的研究进展

化学学报 2019年第11期77卷 1075-1088页

作者：李鑫张太阳王甜赵一新上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

太阳能驱动光催化反应降解污染物、制备化学燃料或其他高附加值产品是绿色化学和可再生能源研究的重要方向.近年来,在传统的金属氧化物半导体材料之外,金属卤化物钙钛矿类化合物凭借其优异的光电特性也被逐步应用于高效光催化反应中.这... 详细信息

太阳能驱动光催化反应降解污染物、制备化学燃料或其他高附加值产品是绿色化学和可再生能源研究的重要方向.近年来,在传统的金属氧化物半导体材料之外,金属卤化物钙钛矿类化合物凭借其优异的光电特性也被逐步应用于高效光催化反应中.这篇文章综述了以铅卤钙钛矿为主的金属卤化物钙钛矿材料近年来在光催化领域的研究进展,总结了金属卤化物钙钛矿材料在光(电)催化产氢、CO2还原反应和有机物高附加值转化反应中的应用与反应机制及其关键挑战,最后展望了高效稳定的金属卤化物钙钛矿光催化剂的发展方向和前景.

关键词：金属卤化物钙钛矿光催化光催化产氢光催化CO2还原光催化合成

金属卤化物钙钛矿量子点的制备及其光催化应用研究进展

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无机盐工业 2023年第2期55卷 36-44页

作者：李宏渊孟哈日巴拉河南理工大学材料科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学环境友好型无机材料河南省高校重点实验室培育基地河南焦作454000

利用太阳能光催化技术生产清洁燃料、降解污染物及转化高附加值产品,是解决当前能源短缺和环境污染问题的有效途径。随着对金属卤化物钙钛矿的深入研究,成功开发出一系列能够制备出成分和形貌控制精确、产物均匀性好、结晶度高的钙钛矿... 详细信息

利用太阳能光催化技术生产清洁燃料、降解污染物及转化高附加值产品,是解决当前能源短缺和环境污染问题的有效途径。随着对金属卤化物钙钛矿的深入研究,成功开发出一系列能够制备出成分和形貌控制精确、产物均匀性好、结晶度高的钙钛矿量子点的合成方法,使钙钛矿量子点应用到光催化领域中。综述了热注入法、配体辅助再沉淀法、溶剂热法、微波辅助法等金属卤化物钙钛矿量子点的合成方法及金属卤化物钙钛矿量子点在光催化析氢、光催化还原二氧化碳、光催化合成有机物以及光催化降解有机物等方面的研究进展,最后对金属卤化物钙钛矿光催化剂的发展前景进行了展望。

关键词：金属卤化物钙钛矿量子点光催化

金属卤化物钙钛矿纳米晶在荧光传感领域的应用进展

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复合材料学报 2024年

作者：彭茂民潘可亮周然锋夏虹刘丽彭西甜湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所湖北省地质科学研究院(湖北省富硒产业研究院) 湖北省地质局资源与生态环境地质湖北省重点实验室农产品营养品质与安全湖北省重点实验室农业农村部农产品质量安全风险评估实验室(武汉)

金属卤化物钙钛矿纳米晶因具独特的物理和化学特性，如高光吸收系数、窄发射光谱、高光致发光量子产率以及可调的组分与尺寸等，在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、催化、激光、荧光传感等光电技术领域展现出广泛的应用潜力，已成... 详细信息

金属卤化物钙钛矿纳米晶因具独特的物理和化学特性，如高光吸收系数、窄发射光谱、高光致发光量子产率以及可调的组分与尺寸等，在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、催化、激光、荧光传感等光电技术领域展现出广泛的应用潜力，已成为材料科学领域的研究热点。本文基于金属卤化物钙钛矿纳米晶在荧光传感领域的应用，重点归纳了金属卤化物钙钛矿纳米晶的制备技术、荧光传感机理及在该领域的应用研究进展；同时讨论了其在荧光传感领域应用中面临的稳定性问题及解决方案；最后，总结和展望了具有更高光学性能和稳定性的金属卤化物钙钛矿材料的发展方向。本文旨在通过对其在荧光传感领域应用的综述分析总结，为促进研究人员开发高效稳定的钙钛矿材料提供借鉴。

关键词：金属卤化物钙钛矿荧光传感光学特性稳定性缺陷钝化

黑色素瘤循环肿瘤细胞检测的金属卤化物钙钛矿外泌体复合探针检测新策略

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发光学报 2024年第1期45卷 157-168页

作者：陈志山徐朋飞张绍安李杨广州医科大学生物医学工程学院广东广州511436

液体活检技术的兴起为黑色素瘤的快速、准确诊断提供了新的机遇。然而,普通循环肿瘤细胞活检基于上皮黏附蛋白进行阳性富集,但信号标记的有机荧光探针存在量子效率低的问题,导致检测黑色素瘤循环肿瘤细胞时准确率和灵敏度较低。本文以... 详细信息

液体活检技术的兴起为黑色素瘤的快速、准确诊断提供了新的机遇。然而,普通循环肿瘤细胞活检基于上皮黏附蛋白进行阳性富集,但信号标记的有机荧光探针存在量子效率低的问题,导致检测黑色素瘤循环肿瘤细胞时准确率和灵敏度较低。本文以高量子效率的金属卤化物钙钛矿量子点作为信号标记物,以黑色素瘤来源的外泌体作为生物识别分子,构建了一种用于黑色素瘤液体活检的循环肿瘤细胞检测新策略。与商品化的上皮细胞黏附蛋白富集策略相比,本研究报道的复合探针检测新策略,其检测灵敏度提高了一个数量级,并且具有良好的亲水性和低毒性。实验结果证明了外泌体引导的金属卤化物钙钛矿量子点指示的黑色素瘤循环肿瘤细胞检测新策略具有理想的应用前景。

关键词：黑色素瘤外泌体循环肿瘤细胞金属卤化物钙钛矿液体活检

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低维金属卤化物钙钛矿:一种微腔激光材料

中国激光 2017年第7期44卷 114-125页

作者：霍成学王子明李晓明曾海波南京理工大学材料科学与工程学院工信部新型显示材料与器件重点实验室江苏南京210094

金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,在太阳能电池、光电探测等领域有着广泛的应用。该材料还具有优越的发光性能,通过调节卤素原子的种类与比例,可以实现可见光范围内的全波段发光;此外,其半峰全宽很窄,故在显示等领域也具有广阔的应... 详细信息

金属卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,在太阳能电池、光电探测等领域有着广泛的应用。该材料还具有优越的发光性能,通过调节卤素原子的种类与比例,可以实现可见光范围内的全波段发光;此外,其半峰全宽很窄,故在显示等领域也具有广阔的应用前景。这些特点使金属卤化物钙钛矿非常适于作激光增益介质,加上其低维材料本身就可以作为光学谐振腔,因此低维金属卤化物钙钛矿实现激光输出成为可能。相关的研究已经取得了重要的进展。

关键词：材料金属卤化物钙钛矿纳米线纳米片激光

金属卤化物钙钛矿的制备及其在荧光分析中的应用

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金属卤化物钙钛矿的制备及其在荧光分析中的应用

作者：向欣欣西南大学

学位级别：硕士

荧光(fluorescence,FL)分析法是光谱分析中常用的一种检测手段,具有灵敏度高,特异性好,耗样量小和线性范围宽等优点,广泛用于疾病诊断、食品安全和环境监测等领域。在现有的光谱分析领域,最常见的检测方法是基于发光稳定和量子产率高的... 详细信息

荧光(fluorescence,FL)分析法是光谱分析中常用的一种检测手段,具有灵敏度高,特异性好,耗样量小和线性范围宽等优点,广泛用于疾病诊断、食品安全和环境监测等领域。在现有的光谱分析领域,最常见的检测方法是基于发光稳定和量子产率高的荧光探针构建的检测方法,但因传统探针(如有机染料和荧光蛋白)存在斯托克斯位移小,吸收系数低,光稳定性差和信号弱等缺点,限制了其进一步的应用和发展。近年来,纳米技术和荧光技术的结合为分析领域的发展提供了许多新的思路。发展具有优异光学特性的荧光纳米材料对分析检测中的实际应用具有重要意义,但目前报道的大多数荧光纳米材料仍存在量子产率低的缺点。基于此,本文对金属卤化物钙钛矿(metal halide perovskites,MHPs)进行了一系列研究。MHPs是一类化学式为ABX(其中A为一价有机或无机阳离子,B为二价金属阳离子,X为卤素阴离子)的结晶化合物,因其独特的光电特性而成为了近年来的“明星”材料之一。与传统荧光纳米探针相比,MHPs发光性能突出,具有光致发光量子产率高,半峰宽窄以及在可见光区域发射连续可调等优点,在光伏、光催化剂、生物成像以及生物传感等领域显示出巨大的应用潜力。同时,由于MHPs具有离子晶体结构,遇水容易发生崩解,这一特点为构建高灵敏的湿度传感器提供了契机。另一方面,MHPs水不稳定性这一特点也极大地限制了其在分析检测中的应用。因此,制备兼具水稳定性和良好光学性能的MHPs为拓宽其在荧光领域中的应用具有重要的现实意义。基于此,本文构建了两种采用MHPs作为信号探针的荧光分析法,分别用于中药(herbal medicines,HMs)含水量的检测以及小分子谷胱甘肽(glutathione,GSH)的特异性检测。本文的主要研究内容如下:1.基于CsPbBr钙钛矿的湿度敏感型荧光传感器用于中药的含水量检测本研究采用高温热注入法合成了在紫外光照射下具有绿色荧光的CsPbBr钙钛矿。由于CsPbBr钙钛矿的离子特性,在接触到水分时晶体结构极易发生改变。根据接触水前后的CsPbBr钙钛矿形貌和晶体结构变化,本课题对其荧光猝灭机理进行探究。研究结果表明,当CsPbBr钙钛矿暴露于潮湿环境时,其晶体结构将从发光的CsPbBr向不发光的Cs PbBr转变。基于此,本研究以湿度敏感的CsPbBr钙钛矿构建信号传感器,并设计了一种具有信号关闭模式的水分析装置用于HMs中含水量检测。实验结果表明,黄芩和黄芪的含水量检测范围均在1～17%,检测限分别为0.75%和0.67%。而《中国药典》2020版将这两种HMs中的含水量限值分别规定为12%和10%。该方法检测HM真实样品中的含水量结果与《中国药典》推荐的经典方法基本一致,验证了该方法的准确性。本研究方法具有简单、便携、长期稳定以及筛查通量高的优点,是一种有效的HMs质量控制分析工具,并为其它应用场景中含水量的检测提供了有效途径。2.水稳定性ZIF-8封装的CHNHPb Br钙钛矿用于荧光检测及信息防伪本研究以多孔材料ZIF-8为模板得到Pb-ZIF-8,然后通过CHNHBr与Pb-ZIF-8直接反应获得具有绿色荧光的CHNHPb Br@ZIF-8。ZIF-8是由无机金属中心和有机配体通过配位键自组装形成的多孔框架材料,它具有孔径可调和结构可控的特点,可保护纳米材料免受外部环境的干扰,是开发复合材料的良好选择。通过一系列稳定性实验表明,与未用ZIF-8保护的CHNHPb Br钙钛矿相比,CHNHPb Br@ZIF-8在不同温度,紫外光照射时间,p H以及溶剂环境下均具有较好的发光性能,且荧光量子产率达到12%。CHNHPb Br@ZIF-8优异的光学性能和良好的水稳定性使其在分析检测中具有较大的实际应用潜力。基于GSH对CHNHPb Br@ZIF-8发光信号的猝灭作用,本研究构建了一种以CHNHPb Br@ZIF-8作为信号探针的荧光方法,用于GSH的灵敏检测。研究结果证明,该方法的检测范围是1～100 ng/m L,检测限为0.36 ng/m L。同时,不发光的Pb-ZIF-8向发光的CHNHPb Br@ZIF-8的转变过程,可用于机密信息的加密和解密应用。综上所述,本研究首先设计了一种基于湿度敏感的CsPbBr钙钛矿作为信号探针的便携式荧光传感器,实现了对HMs含水量的快速、灵敏且高通量的检测。其次,利用多孔材料ZIF-8对CHNHPb Br钙钛矿进行保护,得到了一种具有良好水溶性和出色荧光性能的CHNHPb Br@ZIF-8。本研究不仅为其它对湿度敏感的应用场景提供了新的水分检测方法,也为稳定且具有良好水溶性的MHPs的制备提供了新的思路,拓展了MHPs在荧光分析领域的应用。

关键词：金属卤化物钙钛矿荧光水不稳定性含水量谷胱甘肽