地大李國崗&陳克強&浙大鄧人仁Angew：NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6異質結構中的連續能量循環實現全光譜上轉換發光

上轉換納米顆粒（UCNPs）與金屬鹵化物鈣鈦礦（LHPs）是兩類非常重要的發光材料，構建UCNP/LHP異質結可以實現連續可調的上轉換發光、增強的發光穩定性以及寬帶光響應等，在太陽能電池、防偽和光電探測等領域展現出重要應用潛力。

考慮到Ln3+離子特殊的能級結構，基于UCNP的異質結中通常存在著復雜的能量傳遞機制，這一點在含碳量子點或外延殼層（如MnO2、ZnS、CdS、TiO2等）的UCNP異質結體系中已得到印證。目前，UCNP/LHP異質結的研究普遍聚焦于Ln3+到LHPs的單向能量傳遞，忽視了LHPs對UCNPs本征上轉換發光的調控潛力，實現這一調控的基礎是獲取高質量UCNP/LHP異質結。然而，LHPs的離子晶體特性和亞秒級結晶動力學易引發其獨立成核或結構破壞，導致異質外延生長難以精確控制，進而限制界面耦合效應的有效發揮。

本文通過一種熱力學控制的Cs4PbBr6生長過程，實現其在NaYF4:Yb,Tm表面緩慢、精準的異質外延生長。隨著Cs4PbBr6殼層厚度增加，產物結構從高質量NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6核殼結構轉變為體相異質結（UCNP-in-LHP）。得益于Cs4PbBr6在能量傳遞過程中的特殊作用，NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6異質結在可見光范圍內展現出寬光譜可調的上轉換發光特性。這一發現不僅為高質量上轉換/鈣鈦礦異質結的構建提供了可行方案，還揭示了鈣鈦礦對上轉換發光能量傳遞路徑的關鍵調控作用。

研究亮點：

1.熱力學控制的異質結構精準合成策略

通過調節良性溶劑（DMSO）與不良溶劑（甲苯）的比例，精準調控溶液中的過飽和狀態，實現Cs4PbBr6在NaYF4:Yb,Tm納米顆粒表面的熱力學控制生長，解決了鈣鈦礦結晶速度快、易獨立成核的難題。

2.全光譜上轉換發光調控的實現

借助異質結構的優化界面與能量傳遞機制，通過調控Cs4PbBr6殼層厚度，實現單一材料（NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6異質結）的寬光譜（藍→綠→紅）上轉換發光調控。

3.新型相干能量循環傳遞機制的發現

揭示了鈣鈦礦在上轉換能量傳遞中的關鍵作用，不僅能夠作為能量受體（Tm3+→Cs4PbBr6），還能夠作為能量供體（Cs4PbBr6→Tm3+），進而調控Tm3+的上轉換發光。

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

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