两步法合成PbI₂和钙钛矿纳米片的可逆转换扩大应用领域

西安瑞禧生物科技有限公司提供各种石墨烯、钙钛矿、量子点、纳米颗粒、空穴传输材料、纳米晶、半导体聚合物、超分子材料、过渡金属配合物、化学试剂、化学原料药等一系列产品。

有机-无机杂化钙钛矿材料在光电器件（如光伏器件、发光二极管和激光器）中应用多。杂化钙钛矿具有非常高效的光吸收和发射，可通过化学取代调整带隙。基于杂化钙钛矿和2D材料的优点，2D杂化钙钛矿将为材料性能和器件功能的设计提供机会。

通过杂化钙钛矿的可逆阳离子交换和低维材料的高效表面功能化，去实超薄钙钛矿的相和异质结构调控。

1.以PbI₂为前驱体和模板，在不同的衬底上得到了不同厚度、六边形的钙钛矿纳米片。基于单个纳米片，可实现PbI₂、MAPbI₃、FAPbI₃等多相之间的灵活设计与转化。

2.利用2D材料作为掩模板，可以制作图案化的钙钛矿纳米片，并制备钙钛矿和PbI₂的平面型异质结构。

3.钙钛矿纳米片与2D材料结合制备的垂直型异质结，能表现出强界面耦合，如单层MoS₂/MAPbI₃纳米片具有II型能带排列。将具有优异光学性质的钙钛矿与多功能的2D材料相结合，可为设计和制备功能性微纳光电器件创造了可能性。

两步法合成过程以及PbI₂和钙钛矿纳米片之间可逆转换的示意图。通过溶液滴涂法获得PbI₂纳米片，将PbI₂纳米片置于管式炉下游生长区，另一前驱体AI置于上游蒸发区，抽负压加热，使气相的AI与PbI₂反应，生成钙钛矿纳米片。对钙钛矿纳米片加热退火，又可以逆转化为PbI₂纳米片。如，对于MAPbI₃纳米片，蒸发区温度为130℃，生长区温度为90℃，逆转化温度为130℃，而对于FAPbI₃纳米片，蒸发区温度为150℃，生长区温度为95℃，逆转化温度为150℃。 晶体结构说明了从PbI₂（六方）到MAPbI₃（四方）的化学反应过程中的相变。

通过两步法，可在各种基底上生产大量具有规则六边形形状、不同厚度和可调成分的钙钛矿纳米片。同大多数2D半导体比，该钙钛矿纳米片具有优异的光学性能。在转化为钙钛矿之前，单个钙钛矿纳米片可以使用由2D材料制成的掩模（如石墨烯、h-BN或MoS₂）来覆盖PbI₂模板，从而自由地绘制图案。

此外，通过结合钙钛矿和其他2D材料，还可制作垂直型异质结，层间的界面耦合。杂化钙钛矿的灵活设计及其与多种2D材料的结合，也为2D材料新性能和功能提供了诸多可能。同时更为2D材料的研究和控制开辟了一条有吸引力的途径，拓展了钙钛矿材料在可调谐纳米级光电器件中的新应用领域。