具有超强稳定性、高亮度的有机无机钙钛矿-高分子聚合物复合膜

有机-无机钙钛矿是近些年来发展迅速，被广泛研究的太阳能材料。最近，由于其出色的发光特性，包括效率高，光谱纯等，钙钛矿也被广泛研究在发光领域的应用。然而钙钛矿最大的问题是稳定性差。如何能够长期保持在外部环境而不轻易分解，使钙钛矿能否光泛应用为经济、高效的光伏或者发光材料的关键。

美国中佛罗里达大学纳米中心助理教授董亚杰（点击查看介绍）研究团队和该校光学院的吴诗聪教授（点击查看介绍）团队合作，报道了一种非常简单、普适的方法，获得一系列具有超强稳定性的高亮度的有机无机钙钛矿-高分子聚合物复合膜。该方法巧妙地利用高分子聚合物的溶胀-消溶胀效应，将钙钛矿前驱体溶液渗透扩散进入聚合物，以获得对钙钛矿纳米颗粒非常好的微尺度封装隔离。该方法制作的复合膜具有超强的稳定性，四种高分子聚合物复合膜可以在水中放置两个月以上而发光没有明显改变，其中钙钛矿-聚苯乙烯、钙钛矿-聚碳酸酯复合膜能够在不加任何外界条件保护的情况下直接放入100oC沸水中30分钟，拿出后发光效率下降不超过15%、7%。

图1 a) 形成有机无机杂化钙钛矿-聚合物膜示意图；b)在一系列聚合物基底上手绘的字母； c) 在一系列聚合物基底上旋涂制备的高亮复合膜。

这种方法获得的钙钛矿-聚合物复合膜发光峰非常窄，半宽只有18纳米，并且波长恰好在照明显示所需要的绿光波段，如果结合董亚杰研究团队合成的高亮红光量子点，可以达到95% Rec2020 （超高清显示系统标准）的超宽色域背光。将其应用于液晶显示，得到的颜色十分纯正、真实、自然。研究小组王亚楠同学说道，这种封装钙钛矿的方法十分简便而又高效，获得的钙钛矿纳米颗粒很好地分散在高分子聚合物材料中，巧妙地利用了聚合物的隔离作用得到了很好的表面钝化，表面缺陷减少，使得发光效率很高，并且具有非常好的普适性，至少适用于PS、 PC、 ABS、 CA、 PVC等，因此可以在实际应用中具体选择合适的高分子材料。并且钙钛矿相比现在市场上的电视使用的量子点来说更具有廉价的优势，此工作将会促使钙钛矿成为发光显示领域，激光，甚至太阳能领域极具潜力的材料。

研究工作发表在《Advanced Materials》上：共同一作为王亚楠，贺娟与陈昊同学，参与工作的单位还有中科院化学所林原研究员组和长春应用化学研究所陈江山研究员组。

该论文作者为：Yanan Wang, Juan He,Hao Chen, Jiangshan Chen, Ruidong Zhu, Pin Ma, Andrew Towers, Yuan Lin, AndreJ. Gesquiere, Shin-Tson Wu*, Yajie Dong*

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603964/abstract

Ultrastable,Highly Luminescent Organic-Inorganic Perovskite - Polymer Composite Films

Adv.Mater., 2016, 28,10710-10717,DOI: 10.1002/adma.201603964

董亚杰博士课题组简介

个人简介

·2000  Tsinghua University,Beijing, China      Chemistry     BS

·2003  Tsinghua University,Beijing, China      Chemistry     MS

·2010  Harvard University,Cambridge, MA    Physical Chemistry      Ph.D.

·2010-2012  Massachusetts Instituteof Technology, Cambridge, MA Materials Science and Engineering Postdoctoralassociate

·2012-2014  Senior Scientist, QD Vision Inc.  Lexington, MA

·2014-present  Assistant professor, NanoScience Technology Center, UCF, Orlando, FL

研究兴趣

Thegroup is broadly interested in materials challenges in nanoelectronics,optoelectronics and energy technology, particularly in nonvolatile resistive switchesfor information storage, quantum dot based light emitting devices (QLEDs),organic-inorganic hybrid solar cells, and new battery materials andarchitectures for large scale energy storage.

Currentresearch projects focus on solution processable quantum dot and perovskitenanomaterials for display, lighting and other novel applications, such asintegrated chemical sensing or photomedicine.

代表性文章

1.Y. N. Wang, J. He, H.Chen, J. S. Chen, R. D. Zhu, P. Ma, A. Towers, Y. Lin, A. J. Gesquiere, S. T.Wu, Y. J. Dong, Ultrastable, Highly Luminescent Organic-Inorganic Perovskite -Polymer Composite Films, Adv. Mater., 28, 10710-10717, (2016).

2.Y. J. Dong, J.M.Caruge, Z. Q. Zhou, C. Hamilton, Z. Popovic,J. Ho,M.Stevenson, G. Liu, V. Bulovic, M. Bawendi, P. T. Kazlas, S. Coe-Sullivan, andJ. Steckel Ultra-bright, Highly Efficient, Low Roll-off Inverted Quantum-DotLight Emitting Devices (QLEDs). SID Symp.Dig. Tech. Pap., 46,270-273 (2015).

3.Y. J. Dong, G. H. Yu,M. C. McAlpine, W. Lu and C. M. Lieber, “Si/a-SiCore/Shell Nanowires as Nonvolatile Crossbar Switches,” Nano Lett., 8, 386- 391 (2008).  Note: This seminal discovery was the originof Silicon Valley startup Crossbar Inc (http://crossbar-inc.com/)founded by co-author Dr. Wei Lu.

4.Y. J. Dong, B. Z. Tian,T. J. Kempa and C. M. Lieber, “Coaxial Group III-Nitride NanowirePhotovoltaics,” Nano Lett.,9, 2183- 2187(2009).

5.L. Q. Mai*, Y. J. Dong*,L. Xu, and C. H. Han, “Single Nanowire Electrochemical Devices,” Nano Lett.,10, 4273-4278(2010).

更多信息可参考：

http://www.nanoscience.ucf.edu/dong/

吴诗聪教授个人简介：

https://en.wikipedia.org/wiki/Shin-Tson_Wu

更多信息可参考：

http://lcd.creol.ucf.edu/