韩克利研究员团队提出利用全无机锗盐制备高光电性能钙钛矿纳米晶的新方法

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近日，我所复杂分子体系反应动力学研究组（1101组）韩克利研究员团队研究员团队在制备高质量金属卤化物钙钛矿纳米晶方面取得新进展。该团队利用锗卤化物作为理想的前驱体，设计了一种更有效、毒性更小的制备高光电性能金属卤化物钙钛矿纳米晶体的新方法，该方法可明显改善纳米晶的光电质量。
　　铅基和非铅钙钛矿纳米晶的三前驱体合成面临着非常相似的挑战：卤化物前驱体的选择主要局限于有毒并且高度易燃的有机卤化物，大大限制了它们的大规模应用。此外，这些有机卤化物制备的大多数纳米晶由于卤素缺陷，导致其光致发光性能较差。很多无机金属卤化物又会将金属阳离子引入钙钛矿晶格，从而不可避免地改变目标材料的晶体结构。因此，寻找合适的卤化物前驱体是解决上述问题的关键。

　　本工作中，该团队提出将全无机锗盐GeX4（X=Cl、Br、I）作为稳定且低危险性的卤化物前驱体。不同于大多数其他无机卤化物前驱体，由于Ge卤化物中卤素离子的释放过程易于调控，有助于增加所得钙钛矿纳米晶的卤化物组成，从而减少或消除与卤化物空位相关的陷阱态，因此，GeX4化合物不会将Ge元素传递到最终产物中，使得纳米晶的发光强度、荧光寿命、光致发光量子产率和相稳定性都得到了明显改善。理论计算表明，Ge卤化物在介电环境和热力学中都提供了有利的条件，有助于形成尺寸受限的缺陷抑制纳米粒子。该研究为制备高质量的钙钛矿纳米材料，以及调整其光电特性提供了一条可行性道路。
　　相关研究成果以“Germanium Halides Serving as Ideal Precursors: Designing A More Effective and Less Toxic Route to High Optoelectronic Quality Metal Halide Perovskite Nanocrystals”为题，于近日发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。上述工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。(文/图 王晓晨)
　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03527


       文章来源：
       韩克利，大连化物所1101组组长。1983年山东大学物理系本科毕业获理学学士学位，1986年中国科学院大连化学物理研究所获硕士学位，1990年中国科学院大连化学物理研究所获博士学位。美国加州大学、Emory大学和纽约大学的博士后和访问教授。1998年获“国家杰出青年基金”的支持。在国内外学术刊物上发表三百余篇学术论文，并被他人引用达一千多次。1999年“激光束与分子束反应动态学研究”获中国科学院自然科学奖一等奖，第一完成人；1999年获中国化学会青年化学家奖；2000年与美国纽约大学的张增辉教授一起获海外青年合作基金（杰出青年基金B）；2000年获大连市十大青年科技标兵；国务院政府特殊津贴；第四届辽宁省优秀科技工作者；2000年度中国科学院沈阳分院突出贡献青年科技专家；2001年获中国科学院青年科学家奖；大连市优秀科技专家；2002年辽宁省优秀科技专家；2005年“分子反应动力学的几个前沿问题研究：理论与实验”获辽宁省自然科学奖一等奖。主持与参加十多项“973”等国家重大重点等项目。