NML研究文章｜X射线成像“利器”：超稳定CsPbBr3纳米片

 CsPbBr₃纳米片的合成

采用改进的沉淀法，室温绿色合成克级CsPbBr₃纳米片胶体，具有高反应收率，大量节省了有机溶剂。每使用1mL溶剂可获得70mg 纳米晶固体，是传统热注射法的20倍以上。

由于量子尺寸效应和PbBr₂钝化作用，所合成的CsPbBr₃纳米片胶体具有长期储存稳定性，可保存在有盖小瓶中8个月以上，同时保留94%的原量子产率（~68%）。

图1 CsPbBr₃纳米晶体的合成方法、反应产率、稳定性及自组装现象。

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CsPbBr₃晶体相和发射带的微调

通过调整Pb/Cs的投料比，对CsPbBr₃ 纳米晶尺寸和结晶相进行调控。粒径与钙钛矿体系的相稳定性密切相关。

随着进料比的增加，颗粒逐渐从70纳米多角形变为21纳米片，表明纳米晶的大表面能可能提高其稳定性。XRD峰的展宽反映晶粒尺寸的减小。随着纳米晶尺寸的减小，晶体相从正交变为立方，这可由21.4^o和21.6^o处的峰值合并证明。这可以归因于从略微倾斜的八面体网络到有序阵列的晶格重新排列。

图2 通过改变Pb/Cs的摩尔比，对CsPbBr₃ 纳米晶进行相微调。a）显示从大块立方体到薄纳米片形态转变的TEM图像。b）纳米片的高分辨透射电镜图像（Pb:Cs=5:1）。c）从正交相到立方相演变的XRD图。（d）放大后的XRD峰在峰宽（FWHM）上显示出明显差异，表明晶粒尺寸收缩。

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CsPbBr₃纳米片用于X射线成像仪

有效的能量转移可以为有效辐射发光提供级联能量。CsPbBr₃纳米片的薄膜在X射线照射下显示出轻微的红移辐射发光，如图5所示。同时，随着薄膜厚度从5μm增加到25μm，观察到从515到520 nm的红移，这归因于增强的重吸收。

将纳米片滴在玻璃载玻片上，在室温下自然干燥，形成一层扁平薄膜。注意，在高温（50 ^oC）下干燥会导致产生裂缝（图5c）。然后使用投影屏幕记录传输的X射线所携带的空间信息。X射线成像仪对SIM卡进行成像，内部结构可以在~330μm的相对高分辨率下清晰显示。

图5 基于CsPbBr₃纳米片的X射线闪烁屏。a）不同厚度薄膜的辐射光谱。插图给出了一个半透明薄膜样品。b）无裂纹屏和c）裂纹屏的辐射发光图像。手机SIM卡的d）照片和e）X射线图像。