卤化铅钙钛矿
CsPbX
3
(X = Cl, Br, I)
量子点
(QDs)
，由于其在发光二极管
(LED)
、太阳能电池、荧光传感器和光催化等领域的应用，引起了研究人员的兴趣。然而，为了进一步开拓钙钛矿
QDs
的应用范围，开发基于钙钛矿
QDs
的多功能材料是一个有意义的课题。
值得注意的是，为了实现多功能性，常用的制备方法是将不同的功能物质直接进行共混，不同的功能物质可能会产生不良的相互作用，从而破坏材料的多功能性。因此，有必要设计和构建特殊一维结构，在微观尺度上有效地分离发光物质与深色的磁性物质或不同组分的钙钛矿
QDs
，以完全避免这种直接接触，从而获得更好的多功能性。
近
期
，
长春理工大学
董相廷
教授和
谢云蕊副
教授
在期刊《
Matter
》上，
发表了最新研究成果
“
“Parallel+uniaxial” conjugated electrospinning for dual-function analogous-tricolor microfiber film with multicolor emission and magnetism
”
。
研究者
提出了一种创新的“平行
+
单轴”共轭电纺技术，并利用该技术合成了一种独特的具有多色发射和磁性可调的
{[CsPbBr
3
/
聚苯乙烯
(PS)]//[CoFe
2
O
4
/PS]}||[CsPb(Br
0.06
/I
0.94
)
3
/PS]
类三色旗微米纤维膜
(ATMF)
。
图
1
为
CsPbBr
3
QDs
、
CsPb(Br
0.06
/I
0.94
)
3
QDs
和纺丝液的合成及
ATMF
的制备流程图和组成示意图。这项工作中的设计概念和制备技术可能为合成其他新型钙钛矿
QDs
多功能材料提供新的思路。
长春理工大学在读博士生霍昕彤为该项研究成果的第一作者，董相廷教授和谢云蕊副教授为论文共同通讯作者。
图
1
：
CsPbBr
3
QDs
、
CsPb(Br
0.06
/I
0.94
)
3
QDs
和纺丝液的合成及类三色旗微米纤维和
ATMF
的制备示意图
如图
2
所示，所制备的
ATMF
具有良好的纤维形态。
类三色旗微米纤维作为构筑单元，实现了三个独立的微观分区，将具有绿色荧光的
CsPbBr
3
QDs
、具有红色荧光的
CsPb(Br
0.06
/I
0.94
)
3
QDs
和具有磁性的
CoFe
2
O
4
限制在各自的分区中，从而避免了深色
CoFe
2
O
4
对两个钙钛矿
QDs
的荧光性能的不利影响。两种钙钛矿
QDs
的微观空间分离，避免了它们之间的卤素阴离子交换，从而获得荧光
-
磁性双功能。
图
2
：
ATMF
的
SEM
图像
(a)
；类三色旗微米纤维的光学显微镜
(LM)
图像和荧光显微镜
(FM)
图像
(b)
以及
EDS
线分析
(c)
如图
3
所示，在
ATMF
中，
随着磁性物质
CoFe
2
O
4
以及绿光
CsPbBr
3
QDs
含量
的变化，
ATMF
中钙钛矿
QDs
的
发射峰的位置和形状基本上没有变化，
但在
517 nm
处的荧光强度随之改变，从而使得
ATMF
从绿光发射转变为黄光发射，实现多色发光。
图
3
：
不同
CoFe
2
O
4
含量
(A, B)
和
CsPbBr
3
含量
(C, D)
下
ATMF
的荧光光谱及
CIE
色度坐标图
荧光性能的比较结果表明，
ATMF
与对比样品相比，这种特殊设计的类三色旗结构更具结构优势和更好的荧光性能，可以避免磁性物质对荧光物质的不利影响，以及避免两种钙钛矿
QDs
之间的卤素阴离子交换，达到一石二鸟的效果。
图
4
：
ATMF
和对比样品的荧光光谱
(a)
；
对比样品的
CIE
色度坐标图
(b)
；
ATMF
中类三色旗微米纤维的荧光发射示意图
(c)
如图
5
所示，通过调节
ATMF
中
磁性物质
CoFe
2
O
4
的含量，在保证荧光性能的同时，还可获得可调的磁性
(
图
5a
和图
5c-5e)
。此外，作为应用演示，使用
蓝光芯片与
ATMF
进行封装的
LED
，可以获得白光发射
(
图
5b)
。
图
5
：不同
CoFe
2
O
4
含量下
ATMF
的磁滞回线
(a)
；
ATMF
与蓝光芯片的电致发光
(EL)
光谱
(b)
；掺杂不同比例钙钛矿
QDs
的
ATMF
在无接触磁铁
(c)
、磁铁吸引
(d)
和紫外灯照射下磁铁吸引
(e)
下的磁性
(c, d, e)
和荧光
(e)
可视化演示
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.101946
通讯作者简介：
董相廷
，
长春理工
大学
化学与环境工程学院，
教授，博士，博士生导师。
从事纳米材料与技术研究，主要研究方向为：电纺技术构筑光电磁多功能一维纳米结构材料与特性研究；电纺技术构筑稀土化合物一维纳米材料与发光性能研究；电纺、水热与溶剂热等及其结合技术构筑低维纳米材料与表征，并将所构筑的低维纳米材料应用于光催化分解有机污染物、光催化分解水制氢、电催化析氢和析氧、锂离子电池、锂硫电池、超级电容器和气体传感器中。
以第
1
名获吉林省技术发明一等奖
1
项、技术发明二等奖
1
