钙钛矿量子点的未来发展前景怎么样？

全无机钙钛矿量子点（CsPbX3, X=Cl, Br, I）是一类新型光电材料，具有优异的光电性能，具有超高的光致发光量子效率、窄线宽、宽色域、可溶液合成与加工等优势，在照明显示、太阳能电池、激光等光电器件中展示出了巨大的应用前景。然而，与有机-无机杂化钙钛矿材料类似，含有卤素的全无机钙钛矿量子点由于自身晶体结构的不稳定性，在高温或潮湿环境中与空气接触极易分解，极大限制了它的实际应用。为此，人们探索了像表面二氧化硅包覆、表面氯化等各种方法来增加其稳定性，但是这些方法并不能从根本上解决这一难题。如何大幅提高全无机钙钛矿材料稳定性的同时并调控其光电性能，已成为国内外众多科学家的研究热点。

中科院福建物质结构研究所洪茂椿课题组、陈学元课题组联合南京理工大学教授曾海波课题组，刘永升等科研人员提出了一种简单而高效的Mn2+取代策略，从稳定 CsPbX3 钙钛矿量子点晶格结构的角度出发，解决全无机钙钛矿量子点稳定性差的难题。通过密度泛函第一原理计算，研究团队发现当 CsPbX3 钙钛矿量子点晶格中的二价基质阳离子Pb2+（~1.33 Å）被离子半径小的 Mn2+（~0.97Å）少量取代后，其晶格就会因 Mn2+ 掺杂而收缩。由于Mn-X键具有比Pb-X键高得多的解离能，这种晶格的收缩就会使得Mn2+掺杂的CsPbX3 量子点的形成能（或结合能）相比于纯的量子点有所提高，在一定程度上稳定了CsPbX3 钙钛矿量子点的晶格，从而能够大幅提高钙钛矿量子点的热稳定性、空气稳定性和光电性能。受益于此，研究团队还发现基于Mn2+掺杂的CsPbX3量子点构建的发光二极管呈现出了比纯量子点发光二极管更高的发光亮度、外量子效率和电流效率，这充分展示出 Mn2+ 掺杂的 CsPbX3 量子点在构建高性能、长期稳定的光电器件等领域的优势。该研究工作提供了一种稳定CsPbX3钙钛矿量子点的新策略，必将对全无机钙钛矿量子点的光电应用产生重要影响。上述研究成果近期以全文形式发表在《美国化学会志》，论文第一作者为博士研究生邹胜晗。

吉林大学张宇教授及其团队提出利用含氨基的硅烷作为合成钙钛矿量子点的配体，利用量子点自身的硅烷配体在空气气氛下，原位水解缩合，一步制备出钙钛矿量子点/二氧化硅复合荧光粉。所制备的钙钛矿量子点/二氧化硅复合物不但维持了原有量子点的效率还具有非常好的稳定性。粉体材料在空气中放置三个月，效率无明显变化。同时，由于量子点表面包覆了二氧化硅基质，抑制了不同卤化物间的离子交换反应。在此基础上，制备出色域为120%，流明效率为61.2 lm/W的白光LED器件。该结果点燃了钙钛矿量子点成为新一代显示材料的希望。相关文章发表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201603081）上。

南京邮电大学Runfeng Chen研究团队全面回顾了提高PQD稳定性的封装策略。特别强调封装的效果，从提高化学稳定性到抑制光诱导分解，到提高热稳定性。特别关注总结封装方法，包括溶胶-凝胶方法，模板方法，物理混合和微胶囊化。封装材料的选择原则，包括无机化合物的刚性晶格或多孔结构，氧气或水的低渗透率，以及聚合物的溶胀-消溶胀过程，都得到了系统的解决。特别是封装PQD的应用，其在白色发光二极管，激光器和生物应用中具有改进的稳定性。最后，研究人员还讨论了封装PQD的主要挑战和进一步的研究方向，以便进一步研究，以促进稳定的金属卤化物钙钛矿材料的发展。
（Lv, W. Chen, R. et al. Improving the Stability of Metal Halide Perovskite Quantum Dots by Encapsulation. AM. 2019.
DOI:10.1002/adma.201900682
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900682）

相信随着科研技术不断的更新迭代，越来越多的科学家们一定会找到更加优异的方法来提升钙钛矿量子点的稳定性，从而让钙钛矿量子点真正发挥其新一代光电材料巨大的应用潜力。

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