福建师大 CEJ:CsPbBr3与商用聚合物的无溶剂共混 - 界面可视化、带隙工程和3D打印稳定性的提高
2024-01-31 来源:高分子科技
金属卤化物钙钛矿(MHPs)因其优异的光电性能而受到广泛关注,但其在开放环境中的不稳定性也成为限制其应用的固有难题。引入聚合物稳定MHPs一直是MHPs光电器件领域的一个研究热点。一方面聚合物可以钝化MHPs表面缺陷,使MHPs与水和氧气隔绝;另一方面,聚合物具有良好的力学性能,这使得MHPs/聚合物复合材料具有良好的柔韧性、延展性、回弹性和加工性。
图1. CsPbBr3@polymer复合材料制备流程。
图2 CsPbBr3@PE5/PLA5复合材料的荧光表征以及稳定性测试
图3 含不同比例PE和PLA CsPbBr3@PE/PLA复合材料的PL光谱、DSC曲线、截面SEM图像和荧光图像
并且,该工作首次将卤化物钙钛矿引入到双相聚合物体系中并且分析MHPs分布对材料荧光性能的影响。利用润湿系数计算结合透射电镜(TEM)以及扫描电镜(SEM)等表征技术分析CsPbBr3主要分布在复合材料的界面处;得益于CsPbBr3的荧光特性和界面处的分布,在荧光显微镜下可以方便地观察到PE/PLA界面的形态(图3)。CsPbBr3的界面定位不仅提供了一种新的材料界面可视化技术,并且能够促进CsPbBr3@PE5/PLA5的阴离子交换从而实现快速能带调控(图4)。最后,通过单螺杆挤出机对CsPbBr3@PE5/PLA5复合材料进行挤出牵引并得到平均直径1.75 mm的3D打印线材。所获得的3D打印线材在高温 (175℃) 熔体加工后仍保持稳定的绿色发射,并可进一步通过FDM打印机直接打印出不同形状的荧光产品 (图4),拓宽了其在各个领域的应用前景。该工作以“Solvent-free blending of CsPbBr3 and commercial polymer: Interface-visualization, bandgap engineering and improved stability in 3D printing”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上(Chem. Eng. J, 2024: 148965.)。文章第一作者是福建师范大学化学与材料学院2021级博士生刘祯,福建师范大学杜克钊教授、孙晓丽副教授和周为明博士为本文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(No . 22373014)、福建省自然科学基金(No . 2022J06019)、福建师范大学青年教师孵化基金(SDPY 2023015)的支持。
图4 CsPbBr3@PE5/PLA5复合材料的能带调控及3D打印
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148965
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