纤维纺丝化学方法原位合成聚乙烯吡咯烷基钙钛矿纳米晶粉体

　　南京工业大学陈苏教授团队利用纤维纺丝化学方法原位合成聚乙烯吡咯烷基钙钛矿纳米晶粉体
　　DOI: 10.1021/acsami.1c10806
　　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。
　　方案 1. 用于 3D 打印、涂层和 LED 应用的 CsPbBr3/PVP 粉末生成示意图； (a) 通过微流控静电纺丝原位制备CsPbBr3/PVP钙钛矿纳米晶； (b) CsPbBr3/PVP 粉末制备反应过程示意图； (c) CsPbBr3/PVP 粉末在 3D 打印、荧光涂层和 LED 中的应用。
　　图 1. (a) 原位制备荧光 CsPbBr3/PVP 粉末的示意图。(b) PVP 基 PNC 纤维薄膜的 SEM 图像。 基于 PVP 的 PNC 光纤的荧光共聚焦显微镜图像（插图）。(c) PVP 基 PNC 光纤的 TEM 图像和 (d) HRTEM 图像。(e) CsPbBr3/PVP 粉末和纯 CsPbBr3 PNCs 的 XRD 图。(f) CsPbBr3、PVP 和 CsPbBr3/PVP 粉末的 FT-IR 光谱。(g) CsPbBr3/PVP 粉末的 EDX 模式。
　　图 2. (a) CsPbBr3/PVP 粉末和 (d) 纯 CsPbBr3 PNCs 的 UV-vis 吸收。(b) CsPbBr3/PVP 粉末和 (e) 纯 CsPbBr3 PNCs 的 UV-vis 发射光谱。(c) CsPbBr3/PVP 粉末和 (f) 纯 CsPbBr3 PNC 的时间分辨荧光衰减拟合曲线。
　　图 3. (a) 纯 CsPbBr3 和 (b) CsPbBr3/PVP 粉末在 20 °C和 80% 湿度下的稳定性测试。(c) 说明纯 CsPbBr3 纳米晶体的不稳定性的示意图。(d) FSC 合成 CsPbBr3/PVP 的示意图以及 PVP 聚合物配体和 CsPbBr3 钙钛矿之间的螯合机制。
　　图 4. (a) 3D 打印纺丝工艺示意图（左）。在日光（右上）和紫外线（右下）下拍摄的印刷图案照片。(b) CsPbBr3/PVP 粉末和直接用 CsPbBr3/PVP 粉末封装的 LED 的照片。(c) CsPbBr3/PVP 粉末在荧光涂层中的应用和相应的荧光光谱（右）。