中山大学材料学院匡代彬

tuhao

用于水传感器的无铅铟基钙钛矿单晶

中山大学匡代彬教授和苏成勇教授在Angew. Chem. Int. Ed.上发表了名为“Highly Red Emissive Lead-Free Indium-Based Perovskite Single Crystal for Sensitive Water Detection”的文章。本文利用简单的降温结晶法制备出高效发光的新型无铅零维钙钛矿Cs2InBr5·H2O单晶，所得单晶发光效率可达33%。研究人员通过实验和理论计算相结合的方式对材料的发光机理进行了探究，认为可能的原因是：受零维材料本身结构维度的限域效应影响，高效的荧光可能来自易于畸变的激发态结构诱导的自陷激子发光（STEs）。有趣的发现是该材料在加热条件下容易失去结构内的结晶水，得到脱水材料，同时伴随着荧光颜色的变化。然而，当脱水材料置于湿度环境下，又迅速吸水生成Cs2InBr5·H2O，同时荧光也得以恢复。基于这种原位可逆的结构变化伴随着荧光的变化这一特点，研究人员将其应用于湿度检测及有机溶剂中痕量水的检测。

本文报道了一种高效发光的无铅零维的铟基钙钛矿单晶，其荧光量子效率可达33%。实验和计算研究结果表明，因激发态结构的畸变，较强的荧光可能源自于自陷激子。Cs2lnBr5·H2O与对应的脱水材料之间原位可逆的转化会导致荧光的可逆变化，利用这一特点，可将其作为湿度传感器或检测有机溶剂中痕量的水。作为卤素钙钛矿材料在湿度或水探测领域的首次尝试，本工作为新型钙钛矿材料的设计合成及探究新应用领域提供了指导方向。

文献链接：Highly Red Emissive Lead-Free Indium-Based Perovskite Single Crystal for Sensitive Water Detection (Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201814564)