综述:金属有机框架中的卤化铅钙钛矿纳米晶:合成、性能与应用

【字体: 时间:2025年08月31日 来源:Advanced Science 14.1

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  这篇综述系统总结了卤化铅钙钛矿纳米晶(PeNCs)在金属有机框架(MOFs)中的封装策略,重点探讨了PeMOFs复合材料在光催化、传感、太阳能电池等领域的应用优势,揭示了MOFs对提升PeNCs稳定性(如抗湿度/热/光降解)和光电性能(如PLQY≈100%)的关键作用。

  

卤化铅钙钛矿纳米晶的机遇与挑战

卤化铅钙钛矿纳米晶(PeNCs)以其优异的光吸收系数、可调带隙(ABX3结构)和长载流子扩散长度成为光电器件的明星材料。然而,其离子晶体特性导致对湿度、热和光照极度敏感,严重制约实际应用。

提升PeNCs性能的三大策略

离子掺杂工程

通过A位(Cs+/Rb+)、B位(Mn2+/Mg2+)和稀土离子(Ce3+/Yb3+)掺杂可调控晶格结构。例如,Ca2+掺杂使CsPbCl3的PLQY从51%提升至77.1%,而双掺杂Cs+/Rb+能通过抑制碘空位增强PeLEDs稳定性。

配体工程

2-氨基乙硫醇(AET)配体修饰的CsPbI3在紫外/水暴露2小时后仍保持95%荧光强度,证明表面钝化可有效抑制非辐射复合。

表面封装技术

  • 二氧化硅封装:CsPbX3@mSiO2在100°C保留40%发光强度

  • 上转换纳米颗粒:NaYF4:Yb,Tm复合CsPbBr3在980 nm激发下荧光保持90%

  • MOFs封装:HKUST-1框架限域生长1.5-2 nm MAPbI2X,实现尺寸均一化

PeMOFs的合成与应用突破

"瓶中造船"法通过MOFs孔道限域效应精准控制PeNCs尺寸。例如,EuMOF@MAPbX3手性复合材料展现出数据加密潜力。在太阳能领域,Ce3+/Yb3+掺杂PeNCs使硅电池效率从18.1%提升至21.5%。

未来,PeMOFs在光量子计算、生物成像等新兴领域的应用值得期待,而开发兼具高稳定性和环境友好特性的复合材料仍是核心挑战。

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