近日，中科院大連化物所韓克利研究員帶領(lǐng)復(fù)雜分子體系反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在非鉛雙鈣鈦礦納米晶研究中取得新進(jìn)展。首次合成出具有立方相的非鉛雙鈣鈦礦Cs2AgBiX6（X=Cl，Br，I）納米晶，并發(fā)現(xiàn)其熱載流子具有超快的冷卻時(shí)間（小于1ps，1ps=10-12s），表明該材料是一種很好的發(fā)光材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。
含鉛鈣鈦礦納米晶CsPbX3（X=Cl，Br，I）具有吸光系數(shù)大，發(fā)光量子產(chǎn)率高，帶隙易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛研究于發(fā)光二極管（LED）、納米激光器、太陽(yáng)能電池以及光電探測(cè)器等方向。然而其中含有的重金屬元素鉛對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成危害，限制了其商業(yè)化應(yīng)用。尋找無(wú)毒且性能好的非鉛鈣鈦礦成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
科研人員嘗試采用毒性較低的鉍（Bi）元素來(lái)取代鉛，形成低維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)曾于2017年首次成功合成出含Bi的非鉛鈣鈦礦納米晶Cs3Bi2Br9（ Angew. Chem. Int. Ed. ），并揭示了其發(fā)光動(dòng)力學(xué)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)成員采用溶液法進(jìn)一步合成了Cs2AgBiBr6雙鈣鈦礦納米晶，引入的Ag 離子可以和Bi3 離子形成三維立方相鈣鈦礦。同時(shí)，通過(guò)采用不同的鹵元素（Cl，Br，I），可以實(shí)現(xiàn)該納米晶在395-575nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其發(fā)光光譜。通過(guò)熱載流子動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，該材料具有超快的熱載流子冷卻時(shí)間（小于1ps），該性能與含鉛鈣鈦礦納米晶熱載流子動(dòng)力學(xué)行為相似，這表明該非鉛鈣鈦礦納米晶很有可能取代目前的含鉛鈣鈦礦納米晶，有非常廣闊的應(yīng)用前景。此外，本項(xiàng)研究中還提出了通過(guò)減少表面缺陷來(lái)提高材料性能的新方案。
