上转换纳米颗粒（UCNPs）与金属卤化物钙钛矿（LHPs）是两类非常重要的发光材料，构建UCNP/LHP异质结可以实现连续可调的上转换发光、增强的发光稳定性以及宽带光响应等，在太阳能电池、防伪和光电探测等领域展现出重要应用潜力。
考虑到Ln3+离子特殊的能级结构，基于UCNP的异质结中通常存在着复杂的能量传递机制，这一点在含碳量子点或外延壳层（如MnO2、ZnS、CdS、TiO2等）的UCNP异质结体系中已得到印证。目前，UCNP/LHP异质结的研究普遍聚焦于Ln3+到LHPs的单向能量传递，忽视了LHPs对UCNPs本征上转换发光的调控潜力，实现这一调控的基础是获取高质量UCNP/LHP异质结。然而，LHPs的离子晶体特性和亚秒级结晶动力学易引发其独立成核或结构破坏，导致异质外延生长难以精确控制，进而限制界面耦合效应的有效发挥。
本文通过一种热力学控制的Cs4PbBr6生长过程，实现其在NaYF4:Yb,Tm表面缓慢、精准的异质外延生长。随着Cs4PbBr6壳层厚度增加，产物结构从高质量NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6核壳结构转变为体相异质结（UCNP-in-LHP）。得益于Cs4PbBr6在能量传递过程中的特殊作用，NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6异质结在可见光范围内展现出宽光谱可调的上转换发光特性。这一发现不仅为高质量上转换/钙钛矿异质结的构建提供了可行方案，还揭示了钙钛矿对上转换发光能量传递路径的关键调控作用。
研究亮点：
1.热力学控制的异质结构精准合成策略
通过调节良性溶剂（DMSO）与不良溶剂（甲苯）的比例，精准调控溶液中的过饱和状态，实现Cs4PbBr6在NaYF4:Yb,Tm纳米颗粒表面的热力学控制生长，解决了钙钛矿结晶速度快、易独立成核的难题。
2.全光谱上转换发光调控的实现
借助异质结构的优化界面与能量传递机制，通过调控Cs4PbBr6壳层厚度，实现单一材料（NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6异质结）的宽光谱（蓝→绿→红）上转换发光调控。
3.新型相干能量循环传递机制的发现
揭示了钙钛矿在上转换能量传递中的关键作用，不仅能够作为能量受体（Tm3+→Cs4PbBr6），还能够作为能量供体（Cs4PbBr6→Tm3+），进而调控Tm3+的上转换发光。
Fen Li, Zhiqing Wang, Yaxin Li, Wanying Zhang, Song Wang, Yingwei Wang, Jianrong Zeng, Yi Wei, Dong Tu, Zhijie Ju, Renren Deng, Keqiang Chen, Guogang Li,Engineering Full-Spectrum Upconversion Through Coherent Energy Recycling in NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6Heterostructure, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e21996.
https://doi.org/10.1002/anie.202521996
学术交流QQ群
知光谷光伏器件学术QQ群：641345719
钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信
为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。
热门跟贴