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兩步法合成PbI₂和鈣鈦礦納米片的可逆轉換擴大應用領域

西安瑞禧生物科技有限公司提供各種石墨烯、鈣鈦礦、量子點、納米顆粒、空穴傳輸材料、納米晶、半導體聚合物、超分子材料、過渡金屬配合物、化學試劑、化學原料藥等一系列產品。

有機-無機雜化鈣鈦礦材料在光電器件（如光伏器件、發光二極管和激光器）中應用多。雜化鈣鈦礦具有非常高效的光吸收和發射，可通過化學取代調整帶隙。基于雜化鈣鈦礦和2D材料的優點，2D雜化鈣鈦礦將為材料性能和器件功能的設計提供機會。

通過雜化鈣鈦礦的可逆陽離子交換和低維材料的高效表面功能化，去實超薄鈣鈦礦的相和異質結構調控。

1.以PbI₂為前驅體和模板，在不同的襯底上得到了不同厚度、六邊形的鈣鈦礦納米片。基于單個納米片，可實現PbI₂、MAPbI₃、FAPbI₃等多相之間的靈活設計與轉化。

2.利用2D材料作為掩模板，可以制作圖案化的鈣鈦礦納米片，并制備鈣鈦礦和PbI₂的平面型異質結構。

3.鈣鈦礦納米片與2D材料結合制備的垂直型異質結，能表現出強界面耦合，如單層MoS₂/MAPbI₃納米片具有II型能帶排列。將具有優異光學性質的鈣鈦礦與多功能的2D材料相結合，可為設計和制備功能性微納光電器件創造了可能性。

兩步法合成過程以及PbI₂和鈣鈦礦納米片之間可逆轉換的示意圖。通過溶液滴涂法獲得PbI₂納米片，將PbI₂納米片置于管式爐下游生長區，另一前驅體AI置于上游蒸發區，抽負壓加熱，使氣相的AI與PbI₂反應，生成鈣鈦礦納米片。對鈣鈦礦納米片加熱退火，又可以逆轉化為PbI₂納米片。如，對于MAPbI₃納米片，蒸發區溫度為130℃，生長區溫度為90℃，逆轉化溫度為130℃，而對于FAPbI₃納米片，蒸發區溫度為150℃，生長區溫度為95℃，逆轉化溫度為150℃。 晶體結構說明了從PbI₂（六方）到MAPbI₃（四方）的化學反應過程中的相變。

通過兩步法，可在各種基底上生產大量具有規則六邊形形狀、不同厚度和可調成分的鈣鈦礦納米片。同大多數2D半導體比，該鈣鈦礦納米片具有優異的光學性能。在轉化為鈣鈦礦之前，單個鈣鈦礦納米片可以使用由2D材料制成的掩模（如石墨烯、h-BN或MoS₂）來覆蓋PbI₂模板，從而自由地繪制圖案。

此外，通過結合鈣鈦礦和其他2D材料，還可制作垂直型異質結，層間的界面耦合。雜化鈣鈦礦的靈活設計及其與多種2D材料的結合，也為2D材料新性能和功能提供了諸多可能。同時更為2D材料的研究和控制開辟了一條有吸引力的途徑，拓展了鈣鈦礦材料在可調諧納米級光電器件中的新應用領域。