Small：全无机钙钛矿Cs2PtBr6光电性能

纳米技术

2021-08-30

设计和发展全无机元素组成的金属卤化物钙钛矿，尤其是对于非铅钙钛矿材料，能够拓展钙钛矿材料的应用领域。为了制备不含Pb元素的三元卤化物钙钛矿A₁M²⁺X₃，通过简单的将Pb²⁺替换为毒性较低的IV族元素Sn²⁺或者Ge²⁺，因为电子结构与Pb非常类似。但是替换为Sn²⁺或者Ge²⁺的钙钛矿容易氧化为Sn⁴⁺或者Ge⁴⁺，导致在空气气氛中表现较差的稳定性。

一种方法是构建四元钙钛矿A₂M⁺M³⁺X₆，其中 (A = Cs⁺; M⁺ = Cu⁺, Ag⁺, Na⁺; M³⁺ = Bi³⁺, Sb³⁺, In³⁺; X=Cl⁻, Br⁻, I⁻)，将两个Pb²⁺替换为一对异价态金属离子，能带区间为0.95-3.8 eV。

此外，通过使用+4价金属离子与空穴位点同时进行取代Pb²⁺得到 A₂M⁴⁺X₆（A= Rb, Cs; B = Sn, Pd, Pt; X= Cl, Br, I），是另外一种方法。虽然相关计算模拟验证此类结构是可行的，但是目前很少能够在实验中合成此类钙钛矿材料。

有鉴于此，福建医科大学陈伟、彭花萍等报道通过简单的一锅法合成了Cs₂PtBr₆钙钛矿纳米晶，这是一种新型不含铅元素的空穴均匀有序排列钙钛矿材料，展示了非常窄的能带结构1.32 eV，覆盖可见光的区间，作者通过DFT计算验证了光化学吸收能力。

本文要点：

（1）

由于这种钙钛矿材料具有较高的导电性，能级能够很好的与碳电极的功函匹配，而且具有较好的环境稳定性，因此在10.18 mW cm^-2的LED光照条件中，实现高达335 μA cm^-2的阴极光电流密度，说明超高灵敏度的光响应能力。这种结果比其他文献报道溶液相钙钛矿光电性能在没有电子受体的情况中性能提高了两个数量级。

（2）

以上结果说明Cs₂PtBr₆钙钛矿材料具有广泛的光电化学、光电化学传感领域应用前景。

参考文献

Huaping Peng*, Luyao Xu, Yilun Sheng, Weiming Sun, Yu Yang, Haohua Deng, Wei Chen*, Juewen Liu, Highly Conductive Ligand-Free Cs₂PtBr₆ Perovskite Nanocrystals with a Narrow Bandgap and Efficient Photoelectrochemical Performance, Small 2021, 2102149. 

DOI: 10.1002/smll.202102149

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202102149