超薄CsPbBr3纳米线的自组装模板约束生长

DOI：10.1016/j.apmt.2019.100449

由于CsPbBr₃的晶体生长过程非常快，超薄（例如〜2 nm）CsPbBr₃纳米线的制备对于现有方法仍然具有挑战性。在这里，我们开发了一种自组装的纳米模板限定生长概念，以制备超薄的CsPbBr₃纳米线。在使用由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、PbBr₂、CsBr和封端剂组成的N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液进行电纺时，PMMA链会组装成纳米通道，充当电纺PMMA纤维中的纳米模板。由于纳米通道中前驱体的数量非常有限，因此在DMF蒸发后制备了超薄的CsPbBr₃纳米线。在PMMA纤维内或分散在甲苯中的CsPbBr₃纳米线显示出明亮的蓝色发光。可以通过搅拌时间以及DMF中PMMA、PbBr₂和CsBr的量来调节CsPbBr₃产物的结构。总体而言，我们开发了一种在静电纺丝过程中通过自组装模板限定的生长概念来工程化超细CsPbBr₃纳米结构的新方法，这可能在蓝光发光二极管和其他光电子器件中有潜在的应用前景。

图1.（a）CsPbBr₃的晶体结构。（b）用于静电纺丝的装置。插图显示了OA、OAm、DMF和PMMA的分子结构。（c-e）使用DMF溶液搅拌不同时间制备的电纺PMMA纤维内部的自组装纳米级模板中CsPbBr₃纳米结构的形成。

图2.使用DMF溶液搅拌2、5和12天制备的CsPbBr₃产品的微观结构和光学特性。（a）XRD模式。（b）在365 nm紫外线灯照射下的光学图像。（c）PL激发波长为365 nm（实线）和吸收光谱（虚线）。（d）和（e）电纺PMMA纤维在不同放大倍数下的SEM图像。插图（e）：放大的观察。（f）和（g）超薄CsPbBr₃纳米线在不同放大倍数下去除PMMA后的TEM图像。插图（g）：单个纳米线的高分辨率TEM图像。

图3.DMF溶液中PbBr₂和CsBr的浓度变化对CsPbBr₃纳米结构的光学和微观结构的影响。PbBr₂和CsBr的含量以0.5、1.5和3倍增加，同时保持浓度不变。（a）XRD模式。（b）0.5倍样品的TEM图像。（c）由CsPbBr₃纳米结构组成的PMMA纤维的PL光谱（实线）和吸收光谱（虚线）。插图：在365nm紫外线灯照射下，PMMA纤维的光学图像。（d）分散在甲苯中的CsPbBr₃纳米结构的PL（实线）和吸收（虚线）光谱。插图：在365nm紫外线灯照射下的光学图像。（e）和（f）当PbBr₂和CsBr的浓度增加50％时制备的CsPbBr₃纳米线的TEM图像。插图（f）单个纳米线的高分辨率TEM图像。（g）和（h）当PbBr₂和CsBr的浓度增加2倍时制备的CsPbBr₃纳米线的TEM图像。插图（h）高分辨率TEM图像。

图4.在60℃下热处理可以将CsPbBr₃纳米线变成纳米带，以及OA和OAm对CsPbBr₃形态的影响。这两个过程都是基于DMF溶液中PbBr₂和CsBr的1.5倍浓度变化，对1.5倍的复合纤维进行热处理。（a）XRD模式。（b）和（c）CsPbBr₃纳米带的TEM图像。（d）单个纳米带的高分辨率TEM图像。（e）和（f）分别在PMMA纤维内以及去除PMMA后再分散在甲苯中的CsPbBr₃纳米结构的PL（实线）和吸收光谱（虚线）。（g）和（h）不含OA和OAm制备的CsPbBr₃纳米颗粒的TEM图像。（i）单个纳米颗粒的高分辨率TEM图像。