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Ultra-stable CsPbBr3 Nanosheets for X-ray Imaging Screen
Nano-Micro Lett. (2019) 11: 52
https://doi.org/10.1007/s40820-019-0283-z
2 由于量子尺寸效应和PbBr2钝化作用,所合成的CsPbBr3纳米片胶体具有长期储存稳定性,可保存在有盖小瓶中8个月以上,同时保留94%的原量子产率(~68%,固体薄膜测试条件)。
3 通过改变铅/铯的进料比,可以对晶体相和发射带进行微调。CsPbBr3纳米片具有自组装行为,不仅使人们能够仔细研究薄纳米片和厚纳米片之间的能量传递过程,而且形成的无裂纹的薄膜能够方便用于X射线成像显示屏中。
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济南大学张玉海教授课题组合成出可用于X射线成像屏的超稳定的CsPbBr3纳米片(可稳定储存8个月以上),系统研究了纳米片的稳定性,并展示了其用于X射线成像仪显示屏的潜力。王亮玲副教授为论文的第一作者。
本文用一种室温绿色合成法,以最少溶剂合成CsPbBr3纳米片。钙钛矿胶体具有长期储存稳定性,8个月内光致发光量子产率(固态PLQY)保持在63%。
重要的是,胶体纳米片在缓慢凝固时表现出自组装行为,可大面积形成无裂纹均匀薄膜,该薄膜被证明可作为X射线成像的有效闪烁屏。
本文绿色合成了超稳定、高产率的高质量的钙钛矿纳米晶体,为钙钛矿薄膜在大面积光电器件中的工业应用提供实验依据。
采用改进的沉淀法,室温绿色合成克级CsPbBr3纳米片胶体,具有高反应收率,大量节省了有机溶剂。每使用1mL溶剂可获得70mg 纳米晶固体,是传统热注射法的20倍以上。
由于量子尺寸效应和PbBr2钝化作用,所合成的CsPbBr3纳米片胶体具有长期储存稳定性,可保存在有盖小瓶中8个月以上,同时保留94%的原量子产率(~68%)。
图1 CsPbBr3纳米晶体的合成方法、反应产率、稳定性及自组装现象。
👇CsPbBr3晶体相和发射带的微调
通过调整Pb/Cs的投料比,对CsPbBr3 纳米晶尺寸和结晶相进行调控。粒径与钙钛矿体系的相稳定性密切相关。
随着进料比的增加,颗粒逐渐从70纳米多角形变为21纳米片,表明纳米晶的大表面能可能提高其稳定性。XRD峰的展宽反映晶粒尺寸的减小。随着纳米晶尺寸的减小,晶体相从正交变为立方,这可由21.4o和21.6o处的峰值合并证明。这可以归因于从略微倾斜的八面体网络到有序阵列的晶格重新排列。
图2 通过改变Pb/Cs的摩尔比,对CsPbBr3 纳米晶进行相微调。a)显示从大块立方体到薄纳米片形态转变的TEM图像。b)纳米片的高分辨透射电镜图像(Pb:Cs=5:1)。c)从正交相到立方相演变的XRD图。(d)放大后的XRD峰在峰宽(FWHM)上显示出明显差异,表明晶粒尺寸收缩。
👇CsPbBr3纳米片用于X射线成像仪
有效的能量转移可以为有效辐射发光提供级联能量。CsPbBr3纳米片的薄膜在X射线照射下显示出轻微的红移辐射发光,如图5所示。同时,随着薄膜厚度从5μm增加到25μm,观察到从515到520 nm的红移,这归因于增强的重吸收。
将纳米片滴在玻璃载玻片上,在室温下自然干燥,形成一层扁平薄膜。注意,在高温(50 oC)下干燥会导致产生裂缝(图5c)。然后使用投影屏幕记录传输的X射线所携带的空间信息。X射线成像仪对SIM卡进行成像,内部结构可以在~330μm的相对高分辨率下清晰显示。
图5 基于CsPbBr3纳米片的X射线闪烁屏。a)不同厚度薄膜的辐射光谱。插图给出了一个半透明薄膜样品。b)无裂纹屏和c)裂纹屏的辐射发光图像。手机SIM卡的d)照片和e)X射线图像。
王亮玲
(本文第一作者)
副教授,硕士生导师
济南大学物理科学与技术学院
目前致力于钙钛矿生长、发光机理方面的研究工作。
▌研究成果
第一作者在Opt. Express、J. Appl. Phys.、Appl. Sur. Sci.等期刊上发表SCI收录论文20余篇。主持与参与多项国家自然科学基金项目。
E-mail: sps_wangll@ujn.edu.cn
张玉海
(本文通讯作者)
教授、博士生导师
济南大学前沿交叉科学研究院
稀土材料的基础研究和应用
▌成果与奖项
近5年来,作为第一作者和共同作者在NatureCommun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际知名学术期刊共发表论文20余篇;其中ESI高引论文3篇,累计影响因子大于170,论文共计引用1000余次,单篇最高被引200余次。2018年泰山学者青年专家称号。
▌诚邀英才
课题组现在招博士生,博士后和青年教师若干,有兴趣者可将简历发送至如下邮箱:E-mail: ifc_zhangyh@ujn.edu.cn
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Tel:86-21-34207624
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