论文总字数：24933字

摘 要

铅基卤化物钙钛矿因为其自身可见光谱区带隙连续可调、高荧光量子效率和荧光单色性高的特性引起了广泛关注。由于形貌是纳米晶光电性能的决定性因素，钙钛矿纳米晶的形貌工程越来越受到重视。目前，零维钙钛矿纳米晶，一维纳米棒和纳米线，二维纳米盘和纳米片均已成功被制备。相较而言，对于空心结构的卤化物钙钛矿结构，如钙钛矿环及其阵列的研究较少。环状结构具有独特的内部空间，不仅可以负载化学药品，而且可以控制场的分布。实际上，半导体环及其阵列受益于自身较高的表面积和表面体积比，因此在许多应用中得到了广泛的关注。

迄今为止，环形钙钛矿结构仍处于初步发展阶段。当务之急是开发简单的方法来实现更多结构的环形钙钛矿结构。

本文论述了一种简易的方案制备钙钛矿环：在载玻片上对钙钛矿纳米晶溶液采用脱湿的方法制备钙钛矿环。研究结果表明，钙钛矿纳米晶在脱湿的过程中，会从原来的纳米球形转变为分子离子中间态，最终转变为钙钛矿微米环（PMR）。从最开始的N、N-二甲基酰胺（DMF）和甲苯的不溶混合溶液到完全溶解DMF溶液，最后到无溶剂载玻片，钙钛矿纳米晶到分子环的变化是由脱湿导致的溶剂环境变化引起的。在溶剂挥发的过程中，会释放出溶剂中的油酸（OA）配体。这些油酸将促使形成稳定的气泡，作为钙钛矿环形结构形成的原位模板。

实现多色荧光的调节方法主要是通过调节原料母液中卤素的比例，或者溶液置换的方法来调节卤素钙钛矿的荧光颜色。在保持环形结构完整的基础上通过掺杂一定数量的氯离子，控制氯离子与溴离子的浓度比例，改变PMR的吸收光谱波段，从而实现多色荧光。

关键词：脱湿,自组装,钙钛矿,环,多色荧光

Abstract

Lead halide perovskite has attracted much attention because of its continuous tunable band gap, high fluorescence quantum efficiency and high monochromaticity. Morphology engineering is very important for the adjustment of the electronic optical properties of perovskite nanocrystals. At present, although many one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional perovskite nanocrystals have been prepared.Comparatively, there are few studies on hollow perovskite halide structures, such as perovskite rings and their arrays. The ring structure has a unique internal space, which can not only load chemicals, but also control the distribution of the field. In fact, semiconductor rings and their arrays benefit from their high surface area and surface volume ratios, and therefore have received extensive attention in many applications.

This paper discusses a simple scheme: Perovskite rings were prepared by dehumidification of perovskite nanocrystalline solution on a glass slide. In the dehumidification process, the results show that the perovskite nanocrystals change from a nanosphere to intermediate molecules/ions and finally to micron-sized perovskite rings. These changes are caused by the dehumidification of perovskite nanocrystalline. In the process of solvent volatilization, oleic acid ligands in the solvent will be released. These oleic acids will contribute to the formation of stable bubbles that serve as in-situ templates for the formation of a perovskite ring structure.

The main adjustment method to achieve multicolor fluorescence is to adjust the halogen perovskite fluorescence color by adjusting the proportion of halogen in the mother liquor of raw materials or the method of solution replacement. The absorption band of perovskite micron ring can be changed by doping a certain number of chloride ions, so as to achieve multi-color fluorescence.

KEY WORDS: dehumidification, perovskite, reconfiguration, rings, multicolor fluorescence

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1纳米晶的概述 1

1.1.1纳米晶的物理效应 1

1.1.2纳米晶的制备方法 1

1.2钙钛矿材料概述 2

1.2.1铅基卤化物钙钛矿 3

1.2.1.1杂化有机-无机卤化物钙钛矿 3

1.2.1.2光电性质 4

1.2.2形貌结构 4

1.2.3钙钛矿材料的应用 7

1.2.3.1钙钛矿材料在LED领域的应用 7

1.2.3.2应用于太阳能电池领域的钙钛矿材料 7

1.3钙钛矿材料的自组装 8

1.4本文的研究内容及其意义 9

第二章 钙钛矿微米环的自组装制备和机理分析 10

2.1引言 10

2.2实验部分 11

2.2.1实验试剂 11

2.2.2玻璃片的制作和清洗方式 11

2.2.3 MAPbBr₃钙钛矿量子点的制备 11

2.2.4 MAPbBr₃钙钛矿微米环的制备 12

2.3实验原理 12

2.4合成试剂成分的测量表征 13

2.5设立对比实验 14

2.6 结果与讨论 14

2.6.1不同浓度纳米晶对环的质量的影响 15

2.6.2不同浓度油酸对环的质量的影响 16

2.6.3不同处理方式载玻片对环质量的影响 16

2.6.4挥发快慢对环质量的影响 17

2.6.5钙钛矿微米环的稳定性 17

2.7本章小结 17

第三章 关于圆形原位模板的探讨 19

3.1引言 19

3.2圆形原位模板成分的确定 19

3.2.1实验验证原位模板为气体的可能 19

3.2.2实验验证原位模板为单纯油酸胶体的可能 20

3.2.3 实验验证原位模板为氧气的可能 20

3.3本章小结 21

第四章 多色荧光的实现 22

4.1引言 22

4.2 Br^-、Cl^-不同比例掺杂实现多色荧光 22

4.2.1混合PMR的荧光，吸收光谱 22

4.2.2混合PMR质量的观察表征 23

4.3本章小结 23

第五章 总结与展望 25

5.1总结 25

5.2展望 25

致 谢 27

参考文献 28

第一章 绪论

1.1纳米晶的概述

纳米颗粒是指纳米量级的微观粒子，是一种人工制造的、在维度上小于100纳米的微观颗粒。在半导体材料中，由于纳米颗粒电子能级量子化，所以我们又称之为量子点（QDs）。纳米颗粒作为桥梁，联系着大块物质与分子、原子间的关系，具备着一些及其特殊的物理性质。

1.1.1纳米晶的物理效应

纳米颗粒由于其粒径小，表面曲率大，能导致内部结构发生变形。这种结构特征也使得纳米颗粒的理化性质发生了巨大的变化，包括表面效应、量子尺寸效应^[1]、介电限制效应^[2]、量子隧道效应等。

1. 表面效应

量子点在空间分布中往往是处于表面位，当认为改变量子点的粒径时，随着直径的减小，量子点的比表面积却会不断变大，这就使得在单位表面面积内，量子点的数目会增加。这种变化导致悬浮键的增多，当表面量子点与其他原子接触时，更加容易产生反应。

（2）量子尺寸效应

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