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Angew:水致变色CsPbBr3纳米晶的防伪应用
更新日期:2020-06-30  

  能对外部刺激产生快速响应的智能发光材料,因其在智能窗户、信息存储、信息加密和防伪等众多领域的潜在应用而受到了广泛的关注。根据外部刺激来源的不同,智能发光材料可分为机械致变色、热致变色、光致变色、水致变色等。其中,对水或湿气有响应的水致变色材料因其独特的优势(例如成本低、操作简单和响应速度快),在湿度传感器、复写材料、防伪材料中都表现出可观的应用前景。

  近日,苏州大学的张桥教授团队首次报道了空间限域的CsPbBr3纳米晶体材料的水致变色现象:当CsPbBr3纳米晶材料负载到多孔材料中,利用水的浸润和挥发,可实现在荧光相CsPbBr3和非荧光相CsPb2Br5之间的可逆转变。这一成果“Hydrochromic CsPbBr3 Nanocrystals for Anti‐Counterfeiting”近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上(DOI: 10.1002/anie.202005120)。

  近年来,全无机铅卤素钙钛矿CsPbX3X=Cl-, Br-, I-)荧光材料广受关注,并在智能荧光材料领域占据了一席之地。已有部分报道证明,外部刺激例如水、热、盐、胺等都会使得CsPbX3发生光学性质的变化。但这种光学性质的变化往往是不可逆的。如何实现CsPbX3材料的荧光可逆,对于其在智能领域中的应用至关重要。

  张桥课题组提出了一种空间限域的策略,实现了CsPbBr3材料的发光性质可逆转换。他们将CsPbBr3纳米晶体限域生长在介孔二氧化硅的孔洞中(CsPbBr3 NCs@MSNs),分别通过暴露于湿气或空气中干燥的方法来实现发光结构CsPbBr3纳米晶和不发光结构CsPb2Br5纳米晶之间的可逆变化。CsPbBr3纳米晶表面无配体且处于限域空间中,当水浸润时,CsPbBr3晶体中的部分CsBr会溶解在水中,形成无荧光的CsPb2Br5晶体;但溶解的Cs+Br-离子并不会被水带走,而是在限域的孔洞中留在CsPb2Br5纳米晶附近。当孔洞中溶解有Cs+Br-离子的水蒸发后,CsBr会重新与CsPb2Br5结合,重新结晶形成强荧光的CsPbBr3纳米晶。这种荧光可逆过程具有良好的循环特性,在数十个循环中仍然保持相当的稳定性。整个过程可用以下反应式表示:

  

  

  作者表示,这种CsPbBr3 NCs@MSNs复合材料,由于具有较小的颗粒尺寸以及带负电荷的表面,能够代替普通激光打印墨粉,进行精确高速的激光打印,实现荧光图案的个性化定制。激光打印出来的图案依然保持荧光可逆特性。

  (摘自X-MOL)