钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的研究进展

材料导报

2021, Vol. 35

Issue (z2): 298-305

金属与金属基复合材料

钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的研究进展

冯斯桐¹, 王林杰¹, 欧金法¹, 罗劭娟^1,2, 严凯², 吴传德^1,3

1 广东工业大学轻工化工学院,广州 510006
2 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室(中山大学),广州 510006
3 浙江大学化学系,杭州 310000

Recent Advances in the Composites of Perovskite and Metal Organic Framework

FENG Sitong¹, WANG Linjie¹, OU Jinfa¹, LUO Shaojuan^1,2, YAN Kai², WU Chuande^1,3

1 School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Environmental Pollution Control and Remediation Technology(Sun Yat-sen University), Guangzhou 510006, China
3 Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou 310000, China

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摘要钙钛矿量子点(Perovskite quantum Dots,PVK QDs)具有可见光响应强度高、发光纯度高以及量子效率高等优点,在光电领域有广阔的运用前景,但其晶体结构在光、热、水、氧存在的条件下稳定性较差;金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)是一种比表面积大、孔道结构可调的多孔材料,具有较高的环境稳定性。通过将钙钛矿量子点嵌入金属有机框架的孔道中,既能提高钙钛矿量子点的稳定性,又赋予 MOFs 优异的光学性能。本文综述了近年来钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的研究进展,总结出了4种主要的合成方法:模板法、原位生长法、后合成法和机械化学法,并比较了这些制备方法的优缺点;此外,从应用的角度讨论了复合材料在太阳能电池、LED 领域、二氧化碳还原(CO₂RR)以及污水处理、信息加密等领域的工作机理。最后,文章分析并展望了绿色机械化学法制备钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的产业化前景以及复合材料在实际应用中所面临的亟待解决的问题。

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关键词: 钙钛矿量子点金属有机框架复合材料绿色机械化学法应用

Abstract: Perovskite quantum dots (PVK QDs) have the advantages of high visible light response intensity, luminescence purity and quantum efficiency, which have broad application prospects in the field of optoelectronics. But its crystal structure is vulnerable under the existence of light, heat, water, and oxygen. Metal organic frameworks (MOFs) are porous material with large specific surface area and adjustable pore structure, which have high environmental stability. By embedding perovskite quantum dots into the channels of the metal organic frameworks, the stability of perovskite quantum dots and the optical properties of MOFs can be improved at the same time. In this paper, four main synthesis methods of pe-rovskite quantum dots and metal organic framework composites in recent years have been reviewed, including the template method, in-situ growth method, post synthesis method, and mechanochemical method. And the advantages and disadvantages of these preparation methods are compared. In addition, the working mechanism of composite materials in the fields of solar cells, LEDs, carbon dioxide reduction (CO₂RR), sewage treatment, and information encryption are discussed from the perspective of application. Finally, the industrialization prospect of perovskite quantum dots and metal organic framework composites prepared by green mechanochemical method and the problems to be solved in the practical application of the composites are analyzed and prospected.

Key words: perovskite quantum dots metal organic framework composite material green mechanochemical method application

发布日期: 2021-12-09

ZTFLH:

TB331

基金资助: 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室开放基金资助项目(2020B1212060022);广东省自然科学基金面上项目(2019A1515011344)

通讯作者: kesjluo@gdut.edu.cn;cdwu@zju.edu.cn

作者简介: 冯斯桐,2020年6月毕业于广东工业大学,获得工学学士学位。现为广东工业大学轻工化工学院硕士研究生,师从吴传德教授。目前主要研究领域为钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的制备及其在光热催化方面的应用。
罗劭娟,广东工业大学轻工化工学院副教授、硕士研究生导师、广东工业大学“青年百人计划”引进人才。2014年8月博士毕业于香港科技大学化学工程及生物分子工程学专业;2014-2018年于香港科技大学、南洋理工大学及深圳大学进行博士后研究。主要从事二维纳米复合材料和多级孔MOFs的开发、机理及应用研究。主持或参与国家自然科学基金、广东省自然科学基金、香港科技创新基金等多个项目,发表国国内外重要期刊SCI论文30余篇。
吴传德,浙江大学化学系教授、博士研究生导师。2003年7月博士毕业于中国科学院福建物质结构研究所;2003年9月到美国北卡罗莱纳大学Chapel Hill分校做博士后研究工作,主要从事手性多孔MOFs合成与不对称催化应用研究;2005年作为引进教授到浙江大学化学系工作,从事多孔MOFs的设计合成与应用研究。主要从事一些有机配体和多酸配体共同桥联过渡金属离子或稀土离子的杂化材料以及混合有机配体桥联过渡金属离子或稀土离子的多孔 MOFs合成、结构及性能研究。在Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等期刊发表论文160余篇,连续入选 Elsevier 2014、2015、2016、2017年“中国高被引学者榜单”,获浙江省杰出青年基金、国家杰出青年基金等资助。

引用本文:

冯斯桐, 王林杰, 欧金法, 罗劭娟, 严凯, 吴传德. 钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的研究进展[J]. 材料导报, 2021, 35(z2): 298-305.
FENG Sitong, WANG Linjie, OU Jinfa, LUO Shaojuan, YAN Kai, WU Chuande. Recent Advances in the Composites of Perovskite and Metal Organic Framework. Materials Reports, 2021, 35(z2): 298-305.

链接本文:

http://www.mater-rep.com/CN/ 或 http://www.mater-rep.com/CN/Y2021/V35/Iz2/298

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