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Diverse CsPbI3 assembly structures: the role of surface acids
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2022-12-13 , DOI: 10.1039/d2nr06208a Dandan Yang 1 , Xuebin Zhang 1 , Shijia Liu 1 , Zhiheng Xu 2 , Yang Yang 1 , Xiaoming Li 3 , Qiuyu Ye 1 , Qin Xu 1 , Haibo Zeng 3
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2022-12-13 , DOI: 10.1039/d2nr06208a Dandan Yang 1 , Xuebin Zhang 1 , Shijia Liu 1 , Zhiheng Xu 2 , Yang Yang 1 , Xiaoming Li 3 , Qiuyu Ye 1 , Qin Xu 1 , Haibo Zeng 3
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Surface ligand engineering, seed introduction and external driving forces play major roles in controlling the anisotropic growth of halide perovskites, which have been widely established in CsPbBr3 nanomaterials. However, colloidal CsPbI3 nanocrystals (NCs) have been less studied due to their low formation energy and low electronegativity. Here, by introducing different molar ratios of surface acids and amines to limit the monomer concentration of lead–iodine octahedra during nucleation, we report dumbbell-shaped CsPbI3 NCs obtained by the in situ self-assembly of nanospheres and nanorods with average sizes of 89 nm and 325 nm, respectively, which showed a high photoluminescence quantum yield of 89%. Structural and surface state analyses revealed that the strong binding of benzenesulfonic acid promoted the formation of a Pb(SO3−)x-rich surface of CsPbI3 assembly structures. Furthermore, the addition of benzenesulfonic acid increases the supersaturation threshold and the solubility of PbI2 in a high-temperature reaction system, and controls effectively the lead–iodine octahedron monomer concentration in the second nucleation stage. As a result, the as-synthesized CsPbI3-Sn NCs exhibited different assembly morphologies and high PLQYs, among which the role of sulfonate groups can be further verified by UV absorption and surface characteristics. The strategy provides a new frontier to rationally control the surface ligand-induced self-assembly structures of perovskites.
中文翻译：
多种 CsPbI3 组装结构：表面酸的作用
表面配体工程、种子引入和外部驱动力在控制卤化物钙钛矿的各向异性生长方面起着重要作用，这已在 CsPbBr 3纳米材料中得到广泛应用。然而，胶体 CsPbI 3纳米晶体 (NC) 由于其低形成能和低电负性而受到较少研究。在这里，通过引入不同摩尔比的表面酸和胺来限制成核过程中铅碘八面体的单体浓度，我们报道了通过原位法获得的哑铃形 CsPbI 3 NCs自组装平均尺寸分别为 89 nm 和 325 nm 的纳米球和纳米棒，显示出 89% 的高光致发光量子产率。结构和表面状态分析表明，苯磺酸的强结合促进了CsPbI 3组装结构的富 Pb(SO 3 - ) x表面的形成。此外，苯磺酸的加入提高了PbI2在高温反应体系中的过饱和阈值和溶解度，有效控制了第二成核阶段铅碘八面体单体的浓度。因此，合成后的 CsPbI 3 -S nNC表现出不同的组装形态和高PLQY，其中磺酸基团的作用可以通过紫外吸收和表面特性进一步验证。该策略为合理控制钙钛矿表面配体诱导的自组装结构提供了新的前沿。
更新日期：2022-12-13
中文翻译：
多种 CsPbI3 组装结构：表面酸的作用
表面配体工程、种子引入和外部驱动力在控制卤化物钙钛矿的各向异性生长方面起着重要作用，这已在 CsPbBr 3纳米材料中得到广泛应用。然而，胶体 CsPbI 3纳米晶体 (NC) 由于其低形成能和低电负性而受到较少研究。在这里，通过引入不同摩尔比的表面酸和胺来限制成核过程中铅碘八面体的单体浓度，我们报道了通过原位法获得的哑铃形 CsPbI 3 NCs自组装平均尺寸分别为 89 nm 和 325 nm 的纳米球和纳米棒，显示出 89% 的高光致发光量子产率。结构和表面状态分析表明，苯磺酸的强结合促进了CsPbI 3组装结构的富 Pb(SO 3 - ) x表面的形成。此外，苯磺酸的加入提高了PbI2在高温反应体系中的过饱和阈值和溶解度，有效控制了第二成核阶段铅碘八面体单体的浓度。因此，合成后的 CsPbI 3 -S nNC表现出不同的组装形态和高PLQY，其中磺酸基团的作用可以通过紫外吸收和表面特性进一步验证。该策略为合理控制钙钛矿表面配体诱导的自组装结构提供了新的前沿。
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