近年来，有机-无机金属卤化钙钛矿由于其高光致发光、高量子产率、窄半峰宽等优点引起了学术界和工业界的广泛关注。其中，全无机卤化钙钛矿纳米晶体（PNCs）因其缺陷密度低、晶界可忽略、载流子输运性能高等优异性能，在光电子领域得到了广泛的应用。但在钙钛矿纳米晶体实际应用中仍存在宏量制备、耐水性及环境等瓶颈问题。因此，迫切需要一种环境友好的大规模制备钙钛矿的方法。
针对上述科学问题，南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室陈苏教授团队，首次采用纤维纺丝化学策略（FSC）大规模制备了一种高稳定性聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包覆的钙钛矿纳米晶（CsPbBr3/PVP）粉体，其中PVP作为聚合物基体以及螯合剂。利用微流控静电纺丝技术，在室温下连续制备出高稳定性钙钛矿纤维膜，并将其研磨成粉末。该FSC方法具有以下优点：1）在纤维生成过程中原位发生化学反应；2）由于PVP与钙钛矿的螯合作用，增强了CsPbBr3/PVP粉末的荧光稳定性；3）避免大量挥发性有机化合物（VOCs）的使用；4）可宏量制备CsPbBr3/PVP粉末。所制备的CsPbBr3/PVP粉末不仅表现出优异的光学性能，其光致发光（PL）发射波长为530 nm，半峰宽为23 nm；还表现出较高的荧光稳定性，30天后其光致发光强度基本保持不变。更重要的是，我们实现了CsPbBr3/PVP粉末的一系列新应用，包括3D打印各种荧光图案、制备荧光涂层以及直接封装LED灯珠。
图1、微流控静电纺丝机（南京捷纳思新材料有限公司提供）。
图2、（a）通过微流控静电纺丝原位制备CsPbBr3/PVP钙钛矿纳米晶。（b）制备CsPbBr3/PVP粉末的反应过程示意图。（c）将CsPbBr3/PVP粉末应用在3D打印、荧光涂料和LEDs领域中。
该研究成果于近日发表在被国际重要刊物《ACS Applied Materials & Interfaces》上(DOI：10.1021/acsami.1c10806)。“Large-Scale Production of Robust PVP-Based Perovskite Nanocrystal Powder by Fiber-Spinning Chemistry Method and Their Versatile 3D Printing Patterns” 。南京工业大学硕士研究生董婷为第一作者。南京工业大学陈苏为通讯作者。
该课题得到了国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、江苏省高校优势学科建设工程、材料化学工程国家重点实验室等基金的资助和支持。
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
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