热点研究

「Spotlight Research」钙钛矿CsPbBr3纳米晶体的研究

作者:石油醚 

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自圣母大学的博士生丁阳为我们分享。

2023年3月7日, J. Am. Chem. Soc.在线发表了圣母大学Masaru Kuno教授课题组题为「Mixed Ligand Passivation as the Origin of Near-Unity Emission Quantum Yields in CsPbBr3 Nanocrystals」的研究论文。本文的研究重点是钙钛矿CsPbBr3纳米晶体高量子产率(>94%)的表面化学根源。

Mixed Ligand Passivation as the Origin of Near-Unity Emission Quantum Yields in CsPbBr3 Nanocrystals

Yang Ding, Zhuoming Zhang, Stefano Toso, Irina Gushchina, Vadim Trepalin, Kejia Shi,

Jeffrey W. Peng* and Masaru Kuno*、

J. Am. Chem. Soc. 2023, ASAP.doi: 10.1021/jacs.2c13527

 

Q1. 请对“Mixed Ligand Passivation as the Origin of Near-Unity Emission Quantum Yields in CsPbBr3 Nanocrystals一个简单介绍。

这是一项关于钙钛矿CsPbBr3纳米晶体的研究,我们的目的是为了弄清其高量子产率(>94%)表面化学根源。此次研究主要集中在可重复性好且应用广泛的季铵盐钝化CsPbBr3纳米晶体中,所得要点有二。一是我们发现了在季铵盐钝化CsPbBr3纳米晶中存在双层钝化的现象。即除原有报道的强结合季铵盐钝化层之外,我们发现并通过核磁共振谱(NMR)确定了一种弱结合钝化层,这一钝化层对于实现80%以上的量子产率是必要的。其二是我们通过NMR发现仲铵盐能与该双钝化层结合,从而实现更高的表面覆盖率和量子产率,个别样品能达到97%。我们的实验还指出,在后处理的过程中有意加入仲铵盐,能够有效地提高所制备样品的量子产率,且实验结果可重复性良好,预计能成为制备高质量纳米晶的常规手段之一。

Q2.有关本次研在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

最大的困难发生在确定表面弱结合的季铵盐层,由于我们一开始所选NMR的仪器精度不够,并且使用时间有所限制,导致所得数据无法得出可解释的模型,这个问题直到后面Jeffrey W. Peng老师的加入才得以解决。在此特别鸣谢Jeff老师。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

特别辛苦的部分其实并没有(笑),只好说说工作量比较大的部分了。对于确定表面配体密度的测量,我们当时有两种办法:一种是最后报道的联合UV-Vis的NMR测量法,第二种是联合ICP-OES的NMR测量法。后者要求我在对同一个样品进行ICP-OES,q-NMR和TEM测量。为了保证数据准确性,一个样品需要在同一天内制备并马不停蹄地测量完毕。我们前后进行了六次这种测量,耗费了大量精力,然而最终为了保证文章所用方法前后一致,我们废弃了以上测得的所有数据。真是非常遗憾呐。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

个人正在进行的项目更多偏向表面化学和光学,后续的工作请拭目以待。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

科研大部分时间是枯燥的,我们只是追逐那一点发现新事物的乐趣,这里我就借鲁迅的话献给大家:愿大家都摆脱冷气,只是向上走,不必听自暴自弃者流的话。能做事的做事,能发声的发声。有一分热,发一分光,就令萤火一般,也可以在黑暗里发一点光,不必等候炬火。此后如竟没有炬火:我便是唯一的光。

第一作者教育背景简介

教育背景及所获得奖励:

2022, Notre Dame Material Science and Engineering Fellowship

2020-present University of Notre Dame (圣母大学), PhD

2018-2020 University of Washington (华盛顿大学西雅图), Master of Science

华南师范大学2020届百优毕业生, 2018

华南师范大学,工程学士, 2014-2018

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