空心硅壳封装CsPbBr3量子点的规模化制备及其在防伪墨水中的应用研究

为解决钙钛矿量子点(CsPbBr3 QDs)在湿度、氧气和高温下易分解失活的问题，研究人员开发了空心二氧化硅(H-SiO2)封装技术。通过溶胶-凝胶法将CsPbBr3量子点固定于H-SiO2壳层内部，该复合材料在140℃高温、水浸及长期储存条件下分别保持70%、91.4%和89.7%的荧光效率，成功制备出稳定性优异的防伪墨水，为量子点的商业化应用提供了新思路。

　　

在光电材料领域，金属卤化物钙钛矿量子点(CsPbX₃, X=Cl, Br, I)因其近100%的荧光量子产率(PLQY)和窄半峰宽(<20nm)成为研究热点。然而这类离子晶体在湿度、氧气和光照下极易发生晶格分解，商业应用面临严峻挑战。传统二氧化硅(SiO₂)封装虽能提升稳定性，但致密壳层会导致界面应力积累和载流子传输受阻。

阜阳师范学院（现阜阳师范大学）的研究团队创新性地采用模板法制备具有核壳结构的空心二氧化硅(H-SiO₂)纳米材料，通过溶胶-凝胶法将CsPbBr₃量子点嵌入其空腔。H-SiO₂独特的空心结构既为量子点提供生长空间，又通过物理吸附实现牢固固定。这种"双保护"机制使复合材料在140℃高温下保持70%荧光强度，水浸4天后PLQY仍达91.4%，室温储存14天保留89.7%效率。最终研发的防伪墨水在显示和商业领域展现出应用潜力，相关成果发表在《Applied Physiology Nutrition and Metabolism》。

研究采用模板法构建H-SiO₂载体，通过调控正硅酸乙酯(TEOS)水解动力学形成中空结构；利用溶胶-凝胶法在H-SiO₂壳层内原位生长CsPbBr₃量子点；采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱系统评估材料稳定性。

【Results and discussion】部分显示：XRD图谱证实CsPbBr₃@H-SiO₂在14.70°、22.43°等处出现特征衍射峰，对应钙钛矿(100)、(110)晶面；荧光测试表明复合材料在极端环境下性能衰减显著减缓，归因于H-SiO₂的应力缓冲作用和选择性屏蔽效应。

【Conclusions】强调该工作通过H-SiO₂封装策略解决了钙钛矿量子点的环境敏感性难题。相比传统SiO₂封装，中空结构既能缓解热膨胀应力，又通过表面修饰实现水氧选择性阻隔。研究为量子点在防伪、显示等领域的实际应用提供了可靠的材料基础，其模板法-溶胶凝胶联用技术对功能性纳米复合材料开发具有普适性参考价值。