福建師大 CEJ：CsPbBr3與商用聚合物的無溶劑共混 - 界面可視化、帶隙工程和3D打印穩(wěn)定性的提高
2024-01-31 來源：高分子科技
金屬鹵化物鈣鈦礦(MHPs)因其優(yōu)異的光電性能而受到廣泛關(guān)注，但其在開放環(huán)境中的不穩(wěn)定性也成為限制其應用的固有難題。引入聚合物穩(wěn)定MHPs一直是MHPs光電器件領(lǐng)域的一個研究熱點。一方面聚合物可以鈍化MHPs表面缺陷，使MHPs與水和氧氣隔絕；另一方面，聚合物具有良好的力學性能，這使得MHPs/聚合物復合材料具有良好的柔韌性、延展性、回彈性和加工性。
圖1. CsPbBr3@polymer復合材料制備流程。
圖2 CsPbBr3@PE5/PLA5復合材料的熒光表征以及穩(wěn)定性測試
圖3 含不同比例PE和PLA CsPbBr3@PE/PLA復合材料的PL光譜、DSC曲線、截面SEM圖像和熒光圖像
并且，該工作首次將鹵化物鈣鈦礦引入到雙相聚合物體系中并且分析MHPs分布對材料熒光性能的影響。利用潤濕系數(shù)計算結(jié)合透射電鏡(TEM)以及掃描電鏡(SEM)等表征技術(shù)分析CsPbBr3主要分布在復合材料的界面處；得益于CsPbBr3的熒光特性和界面處的分布，在熒光顯微鏡下可以方便地觀察到PE/PLA界面的形態(tài)（圖3）。CsPbBr3的界面定位不僅提供了一種新的材料界面可視化技術(shù)，并且能夠促進CsPbBr3@PE5/PLA5的陰離子交換從而實現(xiàn)快速能帶調(diào)控(圖4)。最后，通過單螺桿擠出機對CsPbBr3@PE5/PLA5復合材料進行擠出牽引并得到平均直徑1.75 mm的3D打印線材。所獲得的3D打印線材在高溫 (175℃) 熔體加工后仍保持穩(wěn)定的綠色發(fā)射，并可進一步通過FDM打印機直接打印出不同形狀的熒光產(chǎn)品 (圖4)，拓寬了其在各個領(lǐng)域的應用前景。該工作以“Solvent-free blending of CsPbBr3 and commercial polymer: Interface-visualization, bandgap engineering and improved stability in 3D printing”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上（Chem. Eng. J, 2024: 148965.）。文章第一作者是福建師范大學化學與材料學院2021級博士生劉禎，福建師范大學杜克釗教授、孫曉麗副教授和周為明博士為本文的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金(No . 22373014)、福建省自然科學基金(No . 2022J06019)、福建師范大學青年教師孵化基金(SDPY 2023015)的支持。
圖4 CsPbBr3@PE5/PLA5復合材料的能帶調(diào)控及3D打印
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148965
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（責任編輯：xu）
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