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WO2023233062A1 - Surface-passivated perovskite nanocrystals and use thereof - Google Patents

Surface-passivated perovskite nanocrystals and use thereof Download PDF

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Publication number
WO2023233062A1
WO2023233062A1 PCT/ES2023/070369 ES2023070369W WO2023233062A1 WO 2023233062 A1 WO2023233062 A1 WO 2023233062A1 ES 2023070369 W ES2023070369 W ES 2023070369W WO 2023233062 A1 WO2023233062 A1 WO 2023233062A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tcp
perovskite
perovskite nanocrystal
passivated
pncs
Prior art date
Application number
PCT/ES2023/070369
Other languages
Spanish (es)
French (fr)
Inventor
Iván MORA SERÓ
Víctor SANS SANGORRÍN
Ileana Beatriz RECALDE RUIZ
Andrés Fabián GUALDRÓN REYES
Samrat DAS ADHIKARI
Original Assignee
Universitat Jaume I
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitat Jaume I filed Critical Universitat Jaume I
Publication of WO2023233062A1 publication Critical patent/WO2023233062A1/en

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Definitions

  • the present invention provides surface-passivated perovskite nanocrystals that exhibit excellent photoluminescent (PL) properties and stabilities.
  • the invention also refers to its use, mainly, in the manufacture of printing inks with high emittance and stability.
  • the present invention has an application in the field of optoelectronic devices.
  • PNC perovskite nanocrystals
  • iodine-based PNCs such as CsPbl 3 and FAPbl 3 , which show an optical energy bandgap between ⁇ 1.7 and 1.4 eV. , respectively, when the black a phase is obtained.
  • PCE photoconversion efficiency
  • the stability in the black phase of iodine perovskites can be extended in the nanoconfinement regime, the aging process provides sufficient time for some encapsulation ligands, such as oleic acid (OA), to English) and oleylamine (OLA), are released from the surface of PNCs (Zhang, Y. et al. Chemistry of Materials 2020, 32 (13), 5410-5423). This facilitates the formation of surface defects, especially halide deficiency, which deteriorate the PL properties of the materials.
  • OA oleic acid
  • OVA oleylamine
  • the present invention describes new perovskite nanocrystals with a passivated surface that have the necessary characteristics.
  • the authors of the present invention show for the first time the use of non-toxic and low-cost compounds that belong to the tocopherol (TCP) family, tocopherols (alpha, beta, gamma and delta) and the of tocotrienols (alpha, beta, gamma, delta), to improve the photophysical properties and stability of perovskite nanocrystals (PNC) with and without lead, through post-synthetic surface passivation through ligands.
  • TCP tocopherol
  • tocopherols alpha, beta, gamma and delta
  • tocotrienols alpha, beta, gamma, delta
  • a-tocopherols such as a-TCP, vitamin E
  • a-TCP a-tocopherols
  • ⁇ -TCP passivates the surface of PNCs and mediates restoration of PL properties and reduction of non-radiative carrier traps, as well as improving radiative recombination dynamics with reduction of surface defects.
  • TCP@PNC or PNC passivated with TCP facilitates the chemical formulation to manufacture PNC-acrylic polymer composite materials through 3D printing, with complex shapes and improved luminescent characteristics, long-term stability of more than 4 months, which is not achieved with unmodified PNCs.
  • a PLQY of -92% was obtained in the composite material. In the case of red light-emitting materials, this is the highest value obtained in a 3D printed solid to date.
  • the passivation cover offered by TCP ensures that PNC inks do not suffer any degradation process, avoiding contact with the environment, and retains the properties after mixing with polar monomers during the manufacturing of the composite material. This contribution offers the possibility of stabilizing highly unstable PNCs and allows their processing through 3D printing, with a possible application in resizable and solid optoelectronic devices.
  • a first aspect of the present invention refers to surface passivated perovskite nanocrystals (TCP@PNC), which comprise:
  • X-PNC a halide-based perovskite nanocrystal
  • A is selected from: Cs, methylammonium (HsC(NH2), abbreviated as MA), formamidinium (HC(NH2)2, abbreviated as FA),
  • B is selected from Pb and Sn,
  • X is a halogen selected from chlorine, bromine or iodine
  • ligand attached to the surface of said halide-based perovskite nanocrystal, where the ligand is a tocopherol (TCP).
  • TCP tocopherol
  • PNCs also called quantum dots (QDs) when the quantum confinement regime is reached
  • QDs quantum dots
  • bond there is a bond between the surface of the iodine-based PNC, chlorine-based PNC or bromine-based PNC and the vitamin TCP.
  • bond is a concept that includes a covalent bond, an ionic bond, a coordinate bond or the like.
  • the binding to the surface of the PNC is formed through the OH-phenolic ring of the TCP vitamin.
  • tocopherol includes any compound of the tocopherol family selected from alpha-, beta-, gamma- and delta-tocopherol and alpha-, beta-, gamma- and delta-tocotrienol.
  • A is selected from FA and Cs; more preferably, A is Cs in the formula ABX 3 .
  • B is Pb in the formula ABX 3 .
  • the halide-based perovskite nanocrystal has the formula CsPbl 3 .
  • the halide-based perovskite nanocrystal has the formula A2BX6 doped with B ⁇ 3+ and/or Te 4+ .
  • This formula corresponds to a double halide perovskite with ordered vacancies, where the BXe octahedra share the vertices with vacant virtual octahedra, in fact, each of the BXe are isolated from each other.
  • A is Cs in the formula A2BX6.
  • B is Sn in the formula A 2 BXe.
  • X is Cl in the formula A 2 BX 6 .
  • the halide-based perovskite nanocrystal has the formula: Cs2SnCle doped with B ⁇ 3+ (blue light-emitting perovskite), Cs2SnCle doped with Te 4+ (yellow light-emitting perovskite).
  • the TCP is vitamin E or a-tocopherol (a-TCP).
  • the halide-based perovskite nanocrystal with the formula ABX 3 has a particle size of between 10 and 11 nm, and the double perovskites (A2BX6 doped with B ⁇ 3+ and/or Te 4+ ) have particle sizes between 50 and 70 nm. Particle sizes are quantified by transmission electron microscopy.
  • the halide-based perovskite nanocrystal of formula ABX30 A2BX6 doped with B ⁇ 3+ and/or Te 4+ can be a new or aged nanocrystal.
  • Fresh nanocrystal refers to the freshly prepared material obtained after synthesis, while aged nanocrystal refers to the same material previously aged, preferably, for 1 month under ambient conditions and a relative humidity of 60%.
  • a second aspect of the present invention refers to a process for the production of surface-passivated perovskite nanocrystals, which has already been described in the first aspect of the invention from halide-based PNC. This procedure includes:
  • the passivation of the surface of the halide-based PNC by putting it in contact with TCP in an aqueous solution, where the concentration of the halide-based perovskite nanocrystals incorporated into the solution is 100 mg/ml, and the TCP concentration in the solution is between 0.01 M and 0.5 M.
  • the passivation of the nanocrystals takes place when the halide-based PNCs come into contact with the TCP solution.
  • the TCP concentration of the solution is 0.15 M.
  • the final PNC-TCP solution is stable for more than three months and, by centrifugation, the PNC precipitate can be separated from the solution.
  • halide-based PNCs used as starting material can be generated by following the following steps, as described in the literature (Kovalenko, M.V. et al. Nano Leters 2015, 75 (6), 3692- 3696):
  • the oleate solution with the A-position cation is synthesized by mixing a salt with an A-position cation (carbonate or acetate salt), oleic acid (OA) and 1-octadecene (1-ODE), with stirring strong and in vacuum/purge with N2.
  • the oleate solution with the A-position cation is heated to a temperature range of 80-120 °C, whereupon the solution is ready for injection into the BX2 solution (see below).
  • Lead-free perovskite PNCs doped with B ⁇ 3+ and Te 4+ can be synthesized following the following steps, as described in the literature (Mora-Seró etal. Nanoscale, 2022, 14, 1468-1479):
  • Freshly prepared (new) PNCs can be passivated with a TCP, such as vitamin E, immediately after preparation. Another option is to age the new PNCs and then use them in the passivation stage.
  • TCP such as vitamin E
  • a third aspect of the invention refers to the use of PNCs with a passivated surface that have been described in the first aspect of the invention for the production of printing inks. More preferably, polymeric printing inks and, even more preferably, acrylic printing inks (inks produced from acrylic polymers or monomers).
  • the printing inks refer to 3D printing inks.
  • the acrylic printing ink is obtained by polymerizing monomers selected from the list, comprising: butyl acrylate (BA), ibutylacrylate (IBA), 1,4-butanediol diacrylate (DBA) or combinations of these, in the presence of the PNCs of the present invention.
  • the polymerization takes place in the presence of a UV initiator, such as diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (TPO). More preferably, the UV initiator has a concentration of at most 3% by weight in the reaction mixture.
  • the mixture obtained after polymerization results in the formulation of a PNC composite material with stable and highly luminescent printing ink.
  • the mixture once subjected to constant magnetic stirring for 30 min, is placed in a refrigerator for at least 15 min before UV treatment.
  • the printing inks contain a concentration of at most 6.0% by weight of passivated PNCs based on lead perovskite with the formula ABX3 or at most 12.0% by weight of passivated perovskite-based lead-free doped with B ⁇ 3+ and Te 4+ with the formula A2BX6.
  • the percentage of the acrylic monomers BA + IBA, in the ink varies between 80 and 100% by mole. , (it is possible to have only one type of these monomers), and the amount of DBA is 0-20 mol% in the polymer.
  • Cooled formulations of acrylic printing inks can be deposited in a print reservoir for MSLA (masked stereolithography apparatus, SLA) or digital light processing (DLP) printing.
  • MSLA printing works on the concept of resins being treated by exposure to ultraviolet light. To do this, MSLA printers use a large UV light source and then mask it with a liquid crystal display. 3D structures They can be obtained by following the digital design that has been downloaded to the printer. Once the structure is 3D printed, the object is removed from the platform, washed and treated with UV light.
  • Devices with excellent optical properties and high stability can also be obtained by inkjet printing, coating process or film deposition processes.
  • cooled formulations can be deposited on glass slides, acetate sheets or other substrates with an inkjet printer that is equipped with cartridges with high resolution inkjet heads without contact and a UV light treatment bridge.
  • the cooled formulations can be placed inside a mold, using gravity to fill the cavity, and allowing the polymeric formulation to harden, or on glass slides, sheets. of acetate, metallic films or other substrates with a wand-type drag applicator or regulating blade.
  • the samples should then be exposed to UV radiation (Form Cure, Formlabs, USA), for further treatment. Multiple coating passes can be made until the desired thickness is obtained.
  • the present invention describes for the first time the use of non-toxic and low-cost vitamins as a very effective strategy to improve not only the intrinsic characteristics of PNC with synthesized halides, but also recover the lost properties of aged PNC.
  • a-tocopherol a-TCP
  • a-TCP a-tocopherol
  • the present invention provides efficient passivation to achieve a photoluminescence PLQY close to unity; 2) recovers the PL properties of the materials and keeps the black phase stable for 2 months under ambient conditions; 3) recovers 28% of the PLQY of aged halide PNCs; and 4) stabilizes l-PNCs in polymeric films, especially those formulated for three-dimensional printing.
  • the inventors propose the attachment of a-TCP to the surface of PNCs through the OH-phenolic ring, thereby compensating the halide vacancies through oxygen passivation.
  • the phenolic-chromanol ring is capable of protecting PNC from environmental conditions and increasing its stability.
  • vitamin-modified PNC inks retain their intrinsic properties when combined with acrylic monomers, such as isobornyl acrylate and butyl acrylate, forming three-dimensional red light-emitting polymer composite materials with exceptional PL characteristics.
  • acrylic monomers such as isobornyl acrylate and butyl acrylate
  • three-dimensional red light-emitting polymer composite materials with exceptional PL characteristics.
  • the two species of acrylate They polymerize with a-TCP, which induce the transport of charge carriers to the PNC through the aromatic ring. This is believed to be the main reason for enhancing radiative recombination in the solid.
  • the present invention offers a valuable alternative to (i) produce high-emitting, stable and compatible inks based on halide PNCs for inkjet printing processes; and (i) facilitate the manufacture of photoluminescent devices through 3D printing with different and more complex geometries.
  • Figure 1 Typical transmission electron microscopy (TEM) images of (a) 0-T@PNC-1 at day 0 and (b) 0.15-T@PNC-1 at 60 days (d). (c) Photoluminescence spectra of PNC samples at different aging time points under ambient conditions, with and without a-TCP. (d) X-ray diffraction (XRD) patterns of PNC-1 on day 0 and X-T@PNC-1 after 60 days, by adding different concentrations of a-TCP.
  • TEM transmission electron microscopy
  • FIG. 1 Selected area electron diffractometry (SAED) patterns obtained on samples of (a) 0-T@P1 on day 0 and (b) 0.15-T@P1 after 60 days of aging.
  • SAED selected area electron diffractometry
  • Figure 3 Typical TEM image of 0-T@P1 after 20 days of aging. The inset of Figure 3 shows the photograph of the material with a partial transformation from phase a to phase 5.
  • Figure 4 Histograms for calculating the particle size of (a) 0-T@P1 on day 0 and (b) 0.15-T@P1 after 60 days of aging.
  • Figure 9 PLQY of colloidal solutions of (a) X-T@P1 and (b) X-T@P2, by varying the concentration of a-TCP after 60 days of aging.
  • Figure 10 Time-resolved PL decay measurements of colloidal solutions of (a) X-T@P1 and (b) X-T@P2, in the absence and presence of 0.15 M a-TCP, on day 0 and after 60 days .
  • Figure 11 Representation of the organic ligands bound to the PNC surface: (a) oleic acid through carboxylate species, (b) a-TCP molecule through the oxygen of the phenolic ring (binding case I), ( c) a-TCP molecule through oxygen of the epoxy ring (junction case II). Chemical contribution of atomic species of Pb (green), I (red), Cs (blue), and oxygen (black) to the molecular orbitals calculated in PNC showing spin-up (positive) and spin-down (negative) energy levels (d ) in the absence and (e) in the presence of a-TCP in the case of junction I.
  • FIG. 13 (a) 3D composite material of acrylic PNCs stabilized with CsPbh. PL characteristics of (b) 0-T@P1 and (c) 0.15-T@P1 3D acrylic composites freshly prepared and exposed to environmental conditions at different time points: day 0 (black line), 20 and 120 days of the composite materials in the absence and presence of a-TCP, respectively (magenta line), (d) Chemical contribution of atomic species of Pb (green), I (red), Cs (blue) and oxygen (black) for the molecular orbitals calculated in a 0.15-T@P1-acrylate composite, showing spin-up (positive) and spin-down (negative) energy levels, (e) 1 H NMR spectra (CDCI3, 400 MHz , 25 °C) of the BA/IBA, BA/IBA-a-TCP and BA/IBA-0.15-T@P systems. (g) Typical structures of BA and IBA monomers.
  • Figure 14 Thermograms obtained by differential scanning calorimetry (DSC) of polyacrylic samples with 7% by weight of cross-linker, 1.5% by weight of UV initiator, 1.5% by weight of PNC of CsPbl 3 2.5 wt% a-TCP (0.15 M in the nanocrystal solution), after treatment at 50 °C for 60 min.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • Figure 15 Effect of a-TCP on the PL characteristics of freshly prepared 0-T@P1 and 0.15-T@P1 acrylic composites on day 0.
  • Figure 16. 1 H NMR spectra (CDCh, 400 MHz, 25 °C) of combinations based on (a) BA and (b) IBA with and without the presence of a-TCP and 0.15-T@P, respectively.
  • the insets of Figure 16a,b show the characteristic NMR signals of CH 3 bound to the phenolic ring of a-TCP (2”, 3”, 4”).
  • the CsPbh PNCs were obtained by a synthetic hot injection protocol through the stoichiometric mixing of both Cs-oleate and Pbl2 solutions, as described in other publications, with some modifications (Hassanabadi, E. et al. . Nanoscale 2020, 12, 14194-14203).
  • the flask was immediately immersed in an ice bath for 5 s to cool the reaction.
  • the dispersed PNCs were centrifuged at 5000 rpm for 5 min with methyl acetate (MeOAc, 296996, 99.5%, Sigma Aldrich) (all PNC liquors were washed with 120 ml of MeOAc). .
  • the precipitated PNCs were recovered from the supernatant and redispersed in 5 ml of hexane (CHROMASOLV, 34859, 99.7%, Honeywell).
  • CHROMASOLV hexane
  • the PNC solution with CsPbh dried and redispersed in hexane to obtain a final concentration of 100 mg/ml.
  • Te 4+ -doped Cs2SnCle nanocrystals In a three-necked flask, 46 mg of tin(II) acetate and 76 mg of cesium acetate were added, along with 1 ml of oleic acid and 10 ml of 1-ODE, and degassed under vacuum conditions at 120 °C for 1 h (Mora-Seró et al. Nanoscale, 2022, 14, 1468-1479). Once a clear solution of the metal precursor was observed, the reaction flask was charged with nitrogen and the temperature was lowered to room temperature. In a beaker, 4.8 mg of TeÜ2 was dissolved in 1 ml of HCl, and the metal precursor solution was poured onto this mixture.
  • the solution was sonicated for 10 min, followed by the addition of acetone, and stirred for 1 h under ambient conditions.
  • the solution turned black just after the addition of acetone, and gradually changed the color to light yellow over one hour with gentle heating ( ⁇ 50 °C).
  • the purification procedure and recovery of the nanocrystals followed the same procedure as described above.
  • Butyl acrylate (BA, Sigma-Aldrich) and isobornyl acrylate (IBA, Sigma-Aldrich) monomers were used as the matrix of the composite specimens, and 1,4-butanedioldiacrylate (DBA, Sigma-Aldrich) as the cross-linking agent, as well as the UV initiator diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (TPO, Sigma-Aldrich), without further purification.
  • a solution of toluene and PNC of CsPbl 3 was dried in a dark vial, under vacuum conditions and at room temperature, to extract the solvent.
  • the acrylic composite material of PNC with CsPbh according to the following procedure: once dried, the PNC with CsPbh were passivated with a-TCP, the mixture was dispersed in IBA at room temperature with constant and gentle stirring until a transparent solution was obtained .
  • the BA monomer with the preselected weight was then added to the mixture, with a final gentle stirring.
  • the acrylic monomers were mixed with the necessary amount of cross-linking agent and photoinitiator (Pl). The mixtures were subjected to constant magnetic stirring for 30 min. The dispersions obtained were then placed in the refrigerator for at least 15 min before treatment.
  • the cooled formulations were deposited in a printing reservoir for MSLA printing (Elegoo MARS 2P).
  • the 3D structures were obtained from the digital design that had been downloaded to the printer. Once the structures were 3D printed, the object was removed from the platform, washed with isopropyl alcohol and treated with UV light at the treatment temperature (selected within the range of 30-60 °C), with a residence time selected (from 40 to 90 min).
  • the modified acrylic monomeric matrices containing 0-20 mol% cross-linking agent and 0-5.0 wt% passivated perovskite were mixed with 0.3-3.0 wt% UV initiator.
  • the cooled solutions were also spread on glass slides with a stick applicator (film thickness: about 50 pm), and deposited inside 1 mm ⁇ 2 mm transparent rectangular molds. They were then exposed to UV radiation from a UV-Fore Cure unit, with 405 nm light, heating system treatment control (Formlabs, USA), under static working conditions.
  • Flowchart 1 shows the schematic procedure of the preparation of stable and highly luminescent CsPbl 3 PNC polymer composite films.
  • the prepared polymer samples were labeled according to the percentage of each component of the mixture, with the labeling code (BA:IBA: DBA:FI:NCP:a-TCP).
  • Percentages of a-TCP were incorporated followed by vigorous vortexing to obtain a homogeneous mixture.
  • the acrylic composite was prepared by following the following procedure: Once the TeiCsaSnCk PNCs were dry and passivated with a-TCP, the mixture was dispersed in BA with continuous gentle stirring. Next, a preselected weight of IBA monomer was added to the mixture, and the new solution was kept under constant magnetic stirring for 30 min at 40 °C. The acrylic monomers were mixed with the required amount of cross-linking agent and photoinitiator (Pl) with the help of a magnetic stirrer for 30 min at room temperature. The dispersions obtained were then stored in the refrigerator for a minimum of 15 minutes before treatment.
  • Pl photoinitiator
  • the acrylic monomeric matrices containing 0-20.0 mol% of the cross-linking agent and 0.3-3.0 wt% of the UV initiator were mixed with 0-10.0 wt% of dry lead-free perovskite: Te:Cs 2 SnCI 6 (yellow light-emitting perovskite).
  • the cooled solution was UV treated using different procedures: MSLA 3D printing, inkjet printing, and film deposition procedure.
  • the cooled formulations were deposited in a printing reservoir for MSLA printing (Elegoo MARS 2P).
  • the modified acrylic monomeric matrices containing 0–20 mol% cross-linking agent and 0–5.0 wt% passivated perovskite were mixed with 0.3–3.0% UV initiator.
  • the cooled formulations were also placed on glass slides with an inkjet printer equipped with a UV treatment bridge (Süsss Microtec). The formulations were deposited in a thin layer and finally treated with UV light. The best results were obtained from the polymeric material containing 2.5% by weight of cross-linker, 1.5% by weight of UV initiator and 2.5% by weight of PNC with CsPbl 3 , in the presence of TCP ( TCP@PNC).
  • the resulting polyacrylate films which contained different percentages (wt %) of n-butylacrylate and ⁇ sobornylacrylate, in the presence of passivated perovskite (TCP@Te:Cs2SnCle) or non-passivated perovskite (TeiCsaSnCk) were also treated at the selected temperature ( in a range of 30 °C to 60 °C), with a residence time selected (40 min to 90 min) and characterized.
  • TCP@Te:Cs2SnCle passivated perovskite
  • TeiCsaSnCk non-passivated perovskite
  • the morphology of the PNCs was analyzed by high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), using a LaB6 Jeol JEM 2100plus equipment, which applied a bias of 200 kV, while observing the crystalline structure of PNCs using selected area electron diffractometry (SAED) patterns.
  • HR-TEM high resolution transmission electron microscopy
  • SAED selected area electron diffractometry
  • the average particle size of PNCs was obtained from the TEM images using ImageJ software.
  • PL photoluminescence
  • the absolute photoluminescence quantum yield (PLQY) of PNCs was calculated using the PLQY Absolute QY Measurement System C9920-02 from Hamamatsu, equipped with an integrating sphere, at an excitation wavelength of 400 nm. Before taking measurements, the absorbance was set to a range of around 0.4-0.5, where these values are adequate to achieve the maximum PLQY in the samples.
  • the glass transition temperature (Tg) of the polymer samples was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC). DSC measurements were carried out on a Mettler Toledo DSC2 device, and the results were analyzed with the STARe version 6.01 program. The calibration of the DSC equipment was carried out with high purity indium and zinc. Six to eight milligrams of the samples were weighed into DSC aluminum crucibles with hermetically sealed and perforated aluminum lids; three replicates of all experiments were analyzed. The experiments were performed under nitrogen flow of 50 ml/min. All samples were subjected to a dynamic DSC scan from -70 to 250 °C at 10 °C/min, to determine the glass transition temperature of the treated materials. The temperature corresponding to the beginning of the transition was taken as the Tg value.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the photoluminescence (PL) spectrum of 0-T@P1 (on day 0) and 0.15-T@P1 exposed to ambient conditions for 2 months is shown in Figure 1C.
  • the intensity of PL is higher in the case of PNC in the presence of the vitamin.
  • This characteristic indicates that the radiative recombination of the carrier is favored, so it can be inferred that some surface defects caused by the extraction of the previous ligands can interact with the a-TCP and, in this way, enhance the photophysical characteristics of nanoc ⁇ stals.
  • Typical XRD patterns of XT@P1 after 2 months of exposure to ambient conditions are shown in Figure 1 D.
  • the XRD profile of 0-T@P1 was also obtained for comparison purposes. All materials showed two main maximum peaks, associated with the (100) and (200) planes. These signals correspond to the cubic phase of the iodine perovskite, which coincides with the SAED patterns obtained by HR-TEM ( Figure 2).
  • Figure 2 When comparing the yellow inactive phase of the material (see below), which shows orthorhombic phase 5 (ICSD 27979) without the addition of the vitamin, the presence of the black a phase in the aged modified samples is indicative that the a- TCP inhibits the rapid transformation from phase a to phase 5.
  • Figure 5a shows the 3d high-resolution (HR) XPS spectrum of the Cs of the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples, where two characteristic doublets of -724/738 eV are represented. These signals are representative of the core Cs 3d 5 /2 and Cs 3d 3 /2 levels of the Cs + species found within the CsPbl 3 structure. Furthermore, the Cs 3d doublets were shifted to higher binding energies (BEs) upon the addition of a-TCP. We suggest that this trend is related to the compensation of the halide deficiency by oxygen from of a-TCP.
  • HR high-resolution
  • the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples with different aging times show a Cs + deficiency, arising as a result of the reactions produced during the synthesis of the PNC and resulting in a alteration of the stoichiometry of the surface of the PNC.
  • This deficiency is complemented by the presence of oleylammonium iodide species generated in the mixture reaction, which mediates the stabilization of the PNCs.
  • the creation of this type of defects could explain why 0-T@P1 has a tendency to undergo the transformation from phase a to phase 5 in a couple of days, thus losing its optical characteristics.
  • 0.15-T@P1 continues to present the characteristics of red light emission after 2 months, which indicates that a-TCP improves stability against environmental conditions after the passivation process with the ligand. .
  • Figure 7c shows the HR-XPS 4f spectra for the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples, both on day 0 and after 2 months of aging. It is demonstrated that the characteristic levels of the core of Pb 4f?/2 and Pb 4fs/2 reached -138/143 eV, respectively, which shows a variation of the BE towards higher energy values as a consequence of the incorporation within the PNC of more electronegative species. If we look at the chemical composition shown in Table 1, 0-T@P1 on day 0 shows an initial oxygen content, in addition to the absence of uncoordinated Pb. This has been related to the use of MeOAc as an antisolvent during PNC washing, which eliminates unreacted species.
  • a-TCP not only restricts the transformation of the a to 5 phase in the material, but also , maximizes radiative recombination as the primary route to guide carrier relaxation.
  • This effect has been previously observed with the use of other organic ligands, such as bidentate zwitterionic didodecyldimethylammonium bromide (DDAB) ligands, which compensate or suppress structural defects on the surface of PNCs.
  • DDAB didodecyldimethylammonium bromide
  • these species do not have the ability to restore the intrinsic properties of aged red light-emitting PNCs in a postsynthetic treatment, apart from the existence of a certain degree of toxicity.
  • vitamin a-TCP which can be isolated from natural sources such as fruits, vegetables, seeds, etc., is not only able to promote the passivation of surface defects in freshly prepared PNCs by creation of a coating of the material surface, but also restores the lifetime of PL properties of aged samples by compensating for structural defects (with the suppression of non-radiative recombination traps).
  • the ligand passivation effect with a-TCP is more evident by highlighting the PLQY of the XT@P2 samples, which was improved with respect to the 0-T@P2 material, which had a low initial value of around 48%.
  • the stability of the materials is expected to be prolonged by ligand passivation of CsPbh PNCs.
  • XT@P1 and 8 The trend of the estimated PLQY of the XT@P1 and appearance of halide vacancies (suppression of the non-radiative pathway), the octahedral inclination can be inhibited, preserving the black phase, unlike PNCs in the absence of a-TCP, where the transformation of the aa phase or is corroborated with the same aging time period for a virtually non-existent emission characteristic.
  • a-TCP provides the preparation of highly stable and compatible CsPbh PNC solutions for the manufacture of 3D printing polymeric materials with good mechanical and photophysical characteristics, which opens the way to other alternatives for obtaining different active layers for solid application in optoelectronics.

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Abstract

The present invention provides surface-passivated perovskite nanocrystals (PNCs) exhibiting excellent stability and photoluminescence (PL) properties. In particular, they comprise a halogen-based perovskite nanocrystal of formula ABI3 and A2B(I)B'(III)X6, and a ligand bound to the surface of said halogen-based perovskite nanocrystal, wherein the ligand is a member of the family of tocopherols (TCP) - tocopherols (alpha, beta, gamma, delta) and tocotrienols (alpha, beta, gamma, delta). The invention also relates to the method for preparing said PNCs and to their use, mainly in the preparation of highly emissive and stable printing inks.

Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Nanocristales de perovskita con superficie pasivada y su uso Perovskite nanocrystals with passivated surface and their use
La presente invención proporciona nanocristales de perovskita con superficie pasivada que muestran propiedades fotoluminiscentes (PL, por sus siglas en inglés) y estabilidades excelentes. La invención también hace referencia a su uso, principalmente, en la fabricación de tintas de impresión de elevada emitancia y estabilidad. The present invention provides surface-passivated perovskite nanocrystals that exhibit excellent photoluminescent (PL) properties and stabilities. The invention also refers to its use, mainly, in the manufacture of printing inks with high emittance and stability.
Por tanto, la presente invención tiene una aplicación en el campo de los dispositivos optoelectrónicos. Therefore, the present invention has an application in the field of optoelectronic devices.
ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Después de seis años desde su primera síntesis, publicada por Kovalenko y sus colaboradores (Kovalenko, M. V. et al. Nano Letters 2015, 15 (6), 3692-3696), los nanocristales de perovskita (PNC, por sus siglas en inglés; también denominados puntos cuánticos) siguen siendo los materiales luminiscentes más atractivos, gracias a sus propiedades intrínsecas (Dey. A. et al ACS Nano 2021, 15 (7), 10775-10981). Entre las características más destacadas que se han estudiado en optoelectrónica y energía fotovoltaica, se incluyen un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY, por sus siglas en inglés) de hasta el 100 %, una anchura a media altura estrecha de PL, una estructura con alta tolerancia a defectos, una química de superficie dinámica, fabricación sencilla mediante distintos protocolos sintéticos e ingeniería de composición/dimensiones para modular la banda energética prohibida. Lo que resulta más interesante de todo es el régimen de nanoconfinamiento que presentan los PNC y que se han aprovechado para estabilizar las fases cristalinas fotoactivas en atmósfera ambiental. Es por ello que los PNC han ganado preferencia sobre las perovskitas tipo másico, en las que existe una mayor tendencia a la formación de la fase 5 cristalina inactiva (Masi, S. et al. ACS Energy Letters 2020, 1974-1985). Este es el caso de los PNC a base de yodo (l-PNC, por sus siglas en inglés), como el CsPbl3 y el FAPbl3, que muestran una banda energética prohibida óptica de entre ~1 ,7 y 1 ,4 eV, respectivamente, al obtenerse la fase a negra. Mediante la estabilización de esta estructura cristalina, se ha calculado una eficiencia de fotoconversión (PCE, por sus siglas en inglés) máxima teórica del 32,3 % (en el caso del FAPbl3 másico) (Shockley, W. et al. Journal of Applied Physics 1961, 32 (3), 510-519), que es superior al registro real de la PCE de -25,6 % (Jeong, J. et al. Nature 2021, 592 (7854), 381-385), cercano al límite teórico de Shockley-Queisser. Incluso la PCE de los l-PNC sigue estando alejada del valor anterior, para los que en los últimos dos años se ha logrado un rápido incremento de hasta el 18,1 % con una estabilidad a largo plazo. Estrategias como el lavado de los PNC con antisolventes de baja polaridad y la fabricación de películas de PNC mediante deposición capa por capa han resultado adecuados para extraer algunas fracciones de ligandos de encapsulation de cadena larga que actúan a modo de aislantes y reducen la densidad de defectos estructurales, con lo que se mejora el funcionamiento de los dispositivos (Han, R. et al. The Journal of Physical Chemistry C 2021, 125 (16), 8469-8478; Sanehira, E. M. et al. Science Advances 2017, 3 (10), eaao4204). After six years since their first synthesis, published by Kovalenko and his collaborators (Kovalenko, MV et al. Nano Letters 2015, 15 (6), 3692-3696), perovskite nanocrystals (PNC, for its acronym in English; also called quantum dots) remain the most attractive luminescent materials, thanks to their intrinsic properties (Dey. A. et al ACS Nano 2021, 15 (7), 10775-10981). Notable features that have been studied in optoelectronics and photovoltaics include a photoluminescence quantum yield (PLQY) of up to 100%, a narrow PL half-width, a structure with high defect tolerance, dynamic surface chemistry, easy manufacturing using different synthetic protocols and composition/dimension engineering to modulate the energy bandgap. What is most interesting of all is the nanoconfinement regime that PNCs present and that have been used to stabilize the photoactive crystalline phases in the ambient atmosphere. This is why PNCs have gained preference over mass-type perovskites, in which there is a greater tendency to form the inactive crystalline phase 5 (Masi, S. et al. ACS Energy Letters 2020, 1974-1985). This is the case for iodine-based PNCs (l-PNCs), such as CsPbl 3 and FAPbl 3 , which show an optical energy bandgap between ~1.7 and 1.4 eV. , respectively, when the black a phase is obtained. By stabilizing this crystalline structure, a theoretical maximum photoconversion efficiency (PCE) of 32.3% (in the case of mass FAPbl 3 ) has been calculated (Shockley, W. et al. Journal of Applied Physics 1961, 32 (3), 510-519), which is superior to the record real PCE of -25.6% (Jeong, J. et al. Nature 2021, 592 (7854), 381-385), close to the theoretical Shockley-Queisser limit. Even the PCE of l-PNCs is still far from the previous value, for which a rapid increase of up to 18.1% with long-term stability has been achieved in the last two years. Strategies such as washing PNCs with low polarity antisolvents and fabrication of PNC films by layer-by-layer deposition have been suitable to extract some fractions of long-chain encapsulation ligands that act as insulators and reduce defect density. structural, thereby improving the operation of the devices (Han, R. et al. The Journal of Physical Chemistry C 2021, 125 (16), 8469-8478; Sanehira, EM et al. Science Advances 2017, 3 (10 ), eaao4204).
A pesar de que en el régimen de nanoconfinamiento se puede ampliar la estabilidad en la fase negra de las perovskitas de yodo, el proceso de envejecimiento proporciona el suficiente tiempo para que algunos ligandos de encapsulation, como el ácido oleico (OA, por sus siglas en inglés) y la oleilamina (OLA, por sus siglas en inglés), se desprendan de la superficie de los PNC (Zhang, Y. et al. Chemistry of Materials 2020, 32 (13), 5410-5423). Con ello se facilita la formación de defectos de superficie, en especial, la deficiencia de haluros, que deterioran las propiedades de PL de los materiales. En la mayoría de los casos, la pérdida de especies de amonio, como el yoduro de oleilamonio (OLAm-l), es el motivo principal para generar vacantes de haluro (Pb no coordinado) que provoquen la inclinación octaédrica de la red cristalina de los PNC y, de ese modo, se acelere la transformación de la fase a a la fase 5, así como la aparición de una elevada densidad de trampas de portadores no radiativos. Llegado a este punto, como posibles alternativas para la fabricación de l-PNC de gran calidad y con una mayor estabilidad se han estudiado la modificación de los procesos sintéticos, la ingeniería de ligandos, el dopado con metales y la encapsulation matricial. Although the stability in the black phase of iodine perovskites can be extended in the nanoconfinement regime, the aging process provides sufficient time for some encapsulation ligands, such as oleic acid (OA), to English) and oleylamine (OLA), are released from the surface of PNCs (Zhang, Y. et al. Chemistry of Materials 2020, 32 (13), 5410-5423). This facilitates the formation of surface defects, especially halide deficiency, which deteriorate the PL properties of the materials. In most cases, the loss of ammonium species, such as oleylammonium iodide (OLAm-l), is the main reason for generating halide vacancies (uncoordinated Pb) that cause the octahedral tilt of the crystal lattice of the PNC and, in this way, accelerate the transformation from phase a to phase 5, as well as the appearance of a high density of non-radiative carrier traps. At this point, modification of synthetic processes, ligand engineering, metal doping and matrix encapsulation have been studied as possible alternatives for the manufacture of high-quality l-PNC with greater stability.
Principalmente, la incorporación de un elevado contenido en OA/OLA del protocolo convencional interviene en la formación de suficientes especies de OLAm-l, disuelve el precursor de haluro y promueve la estabilización de los PNC (Hassanabadi, E. et al. Nanoscale 2020, 12, 14194-14203). Por otra parte, la sustitución de Pb2+ por una fracción reducida de cationes B¡3+ o Sr2+ ha conducido a la supresión de la dinámica de recombination no radiativa, tanto en los PNC de CsPbh y FAPbh, centrada en la compensación de los defectos de Schottky (vacantes de Pb y I) (Gualdrón-Reyes, A.F. etal. Journal of Materials Chemistry C 2021 , 9 (5), 1555-1566). Mientras tanto, el empleo de ligandos de encapsulation con una capacidad de unión más fuerte a la superficie de los nanocristales, por ejemplo, la adición de trioctilfosfina (TOP, por sus siglas en inglés) o el tratamiento con azufre-oleilamina, puede reducir la densidad de defectos de haluros en el material recién preparado (Liu, F. et al. ACS Nano 2017, 11 (10), 10373-10383). En el caso de la TOP, se puede obtener un PLQY del 100 %, con una estabilidad de alrededor de un mes. Lo más interesante es que este ligando también se ha añadido a soluciones coloidales de PNC de CsPbBrs-xlx envejecido para recuperar sus propiedades de PL (Wang, H. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2018, 9 (15), 4166- 4173). En este caso, la formación de enlaces Pb-P es decisiva para reducir la cantidad de Pb no coordinado, con lo que se eliminan las trampas de electrones portadores para mejorar la recombination radiativa y prolongar la vida del material. No obstante, las fosfinas y la mayor parte de los ligandos de encapsulation más recientes que se han utilizado en la estabilización de los PNC poseen una toxicidad inherente, lo que obstaculiza sus posibles aplicaciones industriales. Mainly, the incorporation of a high OA/OLA content of the conventional protocol intervenes in the formation of sufficient OLAm-l species, dissolves the halide precursor and promotes the stabilization of the PNC (Hassanabadi, E. et al. Nanoscale 2020, 12, 14194-14203). On the other hand, the replacement of Pb 2+ by a reduced fraction of B¡ 3+ or Sr 2+ cations has led to the suppression of non-radiative recombination dynamics, both in the CsPbh and FAPbh PNCs, centered on the compensation of Schottky defects (Pb and I vacancies) (Gualdrón-Reyes, AF etal. Journal of Materials Chemistry C 2021, 9 (5), 1555-1566). Meanwhile, employment of encapsulation ligands with stronger binding ability to the surface of nanocrystals, for example, the addition of trioctylphosphine (TOP) or treatment with sulfur-oleylamine, can reduce the density of halide defects in the freshly prepared material (Liu, F. et al. ACS Nano 2017, 11 (10), 10373-10383). In the case of TOP, a PLQY of 100% can be obtained, with a stability of around one month. Most interestingly, this ligand has also been added to PNC colloidal solutions of aged CsPbBrs-xlx to recover its PL properties (Wang, H. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2018, 9 (15), 4166- 4173). In this case, the formation of Pb-P bonds is decisive to reduce the amount of uncoordinated Pb, thereby eliminating carrier electron traps to improve radiative recombination and prolong the life of the material. However, phosphines and most of the more recent encapsulation ligands that have been used in the stabilization of PNCs have inherent toxicity, which hinders their potential industrial applications.
Incluso la integridad estructural de los PNC se ve favorecida por la ingeniería de ligandos, su combinación con determinados disolventes para elaborar formulaciones idóneas en la creación de estructuras de forma libre supone un gran reto hoy en día. Este es el objetivo de la fabricación aditiva, que usa algunos aditivos, como los surfactantes y las matrices poliméricas, para modificar las propiedades de tintas basadas en materiales nanoestructurados, tales como la tensión superficial, la viscosidad, la composición química de la disolución y la calidad de los objetos reales impresos en 3D. Esta característica se emplea de forma adecuada en atractivas aplicaciones como la impresión por inyección, para la configuración de micro y macroestructuras, y la tinta litográfica, en la que la tinta se deposita en sustratos tanto rígidos como flexibles para fabricar una nueva generación de transistores y circuitos de película fina, lo que abre las puertas a la optoelectrónica en 3D. No obstante, el empleo de disolventes en la elaboración de tintas, como el dimetilsulfóxido, la y-butirolactona y la A/-metil-2-pirrol¡dona, entre otros, suelen disolver los precursores de haluros de plomo, lo que puede deteriorar de inmediato las propiedades de PL de los PNC. Por consiguiente, no se ha explotado ampliamente una metodología versátil para estabilizar los PNC emisores de luz roja sin disolventes corrosivos en la formulación de la tinta y la conservación de sus propiedades de PL tras el proceso de impresión. Even the structural integrity of PNCs is favored by ligand engineering; their combination with certain solvents to prepare formulations suitable for the creation of free-form structures is a great challenge today. This is the objective of additive manufacturing, which uses some additives, such as surfactants and polymer matrices, to modify the properties of inks based on nanostructured materials, such as surface tension, viscosity, the chemical composition of the solution and the quality of real 3D printed objects. This feature is well used in attractive applications such as inkjet printing, for the configuration of micro- and macrostructures, and lithographic ink, in which ink is deposited on both rigid and flexible substrates to fabricate a new generation of transistors and thin film circuits, which opens the doors to 3D optoelectronics. However, the use of solvents in the production of inks, such as dimethyl sulfoxide, y-butyrolactone and A/-methyl-2-pyrrolidone, among others, usually dissolve the lead halide precursors, which can deteriorate immediately the PL properties of the NCPs. Therefore, a versatile methodology for stabilizing red light-emitting PNCs without corrosive solvents in the ink formulation and preserving their PL properties after the printing process has not been widely exploited.
Por tanto, existe la necesidad de ofrecer PNC sumamente estables con propiedades de PL óptimas para emplearlos en el campo de los dispositivos optoelectrónicos, como, por ejemplo, la elaboración de tintas de impresión, entre otras aplicaciones. La presente invención describe con este objetivo nuevos nanocristales de perovskita con superficie pasivada que reúnen las características necesarias. Therefore, there is a need to offer highly stable PNCs with optimal PL properties for use in the field of optoelectronic devices, such as for example, the production of printing inks, among other applications. For this purpose, the present invention describes new perovskite nanocrystals with a passivated surface that have the necessary characteristics.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
Los autores de la presente invención muestran por primera vez el uso de compuestos no tóxicos y de bajo coste que pertenecen a la familia de los tocoferoles (TCP, por sus siglas en inglés), tocoferoles (alfa, beta, gamma y delta) y a la de los tocotrienoles (alfa, beta, gamma, delta), para mejorar las propiedades fotofísicas y la estabilidad de los nanocristales de perovskita (PNC) con y sin plomo, mediante la pasivación de superficie postsintética a través de ligandos. Estas nuevas estrategias resultaron válidas en distintos tipos de PNC con y sin plomo. Además, se ha desarrollado un nuevo protocolo de síntesis para la preparación de PNC de dobles haluros con vacancias ordenadas. The authors of the present invention show for the first time the use of non-toxic and low-cost compounds that belong to the tocopherol (TCP) family, tocopherols (alpha, beta, gamma and delta) and the of tocotrienols (alpha, beta, gamma, delta), to improve the photophysical properties and stability of perovskite nanocrystals (PNC) with and without lead, through post-synthetic surface passivation through ligands. These new strategies were valid in different types of PNC with and without lead. Furthermore, a new synthesis protocol has been developed for the preparation of double halide PNCs with ordered vacancies.
El uso de distintas relaciones de una única combinación de polímeros acrílicos, entrecruzantes y un fotoiniciador UV ha permitido la fabricación de dispositivos fotoluminiscentes mediante la impresión 3D y la elaboración de tintas para el proceso de impresión por inyección. The use of different ratios of a single combination of acrylic polymers, cross-linkers and a UV photoinitiator has allowed the manufacture of photoluminescent devices through 3D printing and the development of inks for the inkjet printing process.
Mediante la adición de vitaminas, como los a-tocoferoles (a-TCP, vitamina E), en un intervalo de concentración comprendido entre 0,01 y 0,5 M, el PLQY en PNC nuevos y envejecidos, se obtienen los valores más elevados de -98 % y el 100 %, respectivamente, y una reducción de esta propiedad de alrededor del 8 % y el 23 %, respectivamente, transcurridos dos meses, en condiciones ambientales y una humedad relativa del 60 %. El a-TCP pasiva la superficie de los PNC y media en la restauración de las propiedades de PL y la reducción de trampas de portadores no radiativos, además de mejorar la dinámica de recombinación radiativa con la reducción de los defectos de superficie. La combinación de TCP y PNC (denominada: TCP@PNC o PNC pasivados con TCP), facilita la formulación química para fabricar materiales compuestos de PNC- polímeros acrílicos mediante impresión 3D, con formas complejas y características luminiscentes mejoradas, una estabilidad a largo plazo de más de 4 meses, lo que no se consigue con los PNC no modificados. En el material compuesto se obtuvo un PLQY de -92 %. En el caso de los materiales emisores de luz roja, este es el mayor valor obtenido en un sólido impreso en 3D hasta la fecha. La cubierta de pasivación que ofrece el TCP logra que las tintas de PNC no sufran ningún proceso de degradación, evitando el contacto con el ambiente, y conserva las propiedades tras la mezcla con monómeros polares durante la fabricación del material compuesto. Esta contribución ofrece la posibilidad de estabilizar PNC sumamente inestables y permite su procesamiento mediante impresión en 3D, con una posible aplicación en dispositivos optoelectrónicos redimensionables y sólidos. By adding vitamins, such as a-tocopherols (a-TCP, vitamin E), in a concentration range between 0.01 and 0.5 M, the PLQY in new and aged PNC, the highest values are obtained of -98% and 100%, respectively, and a reduction of this property of about 8% and 23%, respectively, after two months, under ambient conditions and a relative humidity of 60%. α-TCP passivates the surface of PNCs and mediates restoration of PL properties and reduction of non-radiative carrier traps, as well as improving radiative recombination dynamics with reduction of surface defects. The combination of TCP and PNC (referred to as: TCP@PNC or PNC passivated with TCP), facilitates the chemical formulation to manufacture PNC-acrylic polymer composite materials through 3D printing, with complex shapes and improved luminescent characteristics, long-term stability of more than 4 months, which is not achieved with unmodified PNCs. A PLQY of -92% was obtained in the composite material. In the case of red light-emitting materials, this is the highest value obtained in a 3D printed solid to date. The passivation cover offered by TCP ensures that PNC inks do not suffer any degradation process, avoiding contact with the environment, and retains the properties after mixing with polar monomers during the manufacturing of the composite material. This contribution offers the possibility of stabilizing highly unstable PNCs and allows their processing through 3D printing, with a possible application in resizable and solid optoelectronic devices.
Además, un primer aspecto de la presente invención hace referencia a los nanocristales de perovskita de superficie pasivada (TCP@PNC), que comprenden: Furthermore, a first aspect of the present invention refers to surface passivated perovskite nanocrystals (TCP@PNC), which comprise:
- un nanocristal de perovskita a base de haluros (X-PNC, por sus siglas en inglés) con la siguiente fórmula seleccionada: ABXs (no dopado) y A2BX6 dopado con B¡3+ o Te4+, donde, - a halide-based perovskite nanocrystal (X-PNC) with the following selected formula: ABXs (undoped) and A2BX6 doped with B¡ 3+ or Te 4+ , where,
A se selecciona de entre: Cs, metilamonio (HsC(NH2), abreviado como MA), formamidinio (HC(NH2)2, abreviado como FA), A is selected from: Cs, methylammonium (HsC(NH2), abbreviated as MA), formamidinium (HC(NH2)2, abbreviated as FA),
B se selecciona de entre Pb y Sn, B is selected from Pb and Sn,
X es un halógeno seleccionado de entre cloro, bromo o yodo; y X is a halogen selected from chlorine, bromine or iodine; and
- un ligando unido a la superficie de dicho nanocristal de perovskita a base de haluros, donde el ligando se trata de un tocoferol (TCP). - a ligand attached to the surface of said halide-based perovskite nanocrystal, where the ligand is a tocopherol (TCP).
La expresión "nanocristales de perovskita" (PNC, también denominados puntos cuánticos (QD, por sus siglas en inglés), cuando se alcanza el régimen de confinamiento cuántico) son nanopartículas semiconductoras que poseen una estructura de perovskita con un tamaño de partícula de 5-100 nm. The term "perovskite nanocrystals" (PNCs, also called quantum dots (QDs) when the quantum confinement regime is reached) are semiconducting nanoparticles that have a perovskite structure with a particle size of 5- 100nm.
En los PNC de superficie pasivada de la presente invención, existe un enlace entre la superficie del PNC a base de yodo, PNC a base de cloro o PNC a base de bromo y la vitamina TCP. El término "enlace" que se emplea en el presente documento es un concepto que incluye un enlace covalente, un enlace iónico, un enlace coordinado o uno similar. In the surface passivated PNCs of the present invention, there is a bond between the surface of the iodine-based PNC, chlorine-based PNC or bromine-based PNC and the vitamin TCP. The term "bond" as used herein is a concept that includes a covalent bond, an ionic bond, a coordinate bond or the like.
Preferiblemente, la unión a la superficie de los PNC se forma a través del anillo OH- fenólico de la vitamina TCP. Preferably, the binding to the surface of the PNC is formed through the OH-phenolic ring of the TCP vitamin.
El término "tocoferol" que se emplea en el presente documento incluye cualquier compuesto de la familia de los tocoferoles seleccionados de entre alfa-, beta-, gamma- y delta-tocoferol y alfa-, beta-, gamma- y delta- tocotrienol. En una realización preferida, el nanocristal de perovskita a base de haluros posee la fórmula ABX3 (este PNC no está dopado). Más preferiblemente, se trata de un PNC a base de yodo (X = I). The term "tocopherol" as used herein includes any compound of the tocopherol family selected from alpha-, beta-, gamma- and delta-tocopherol and alpha-, beta-, gamma- and delta-tocotrienol. In a preferred embodiment, the halide-based perovskite nanocrystal has the formula ABX 3 (this PNC is undoped). More preferably, it is an iodine-based PNC (X=I).
En una realización preferida, A se selecciona de entre FA y Cs; más preferiblemente, A es Cs en la fórmula ABX3. In a preferred embodiment, A is selected from FA and Cs; more preferably, A is Cs in the formula ABX 3 .
En otra realización preferida, B es Pb en la fórmula ABX3. In another preferred embodiment, B is Pb in the formula ABX 3 .
En una realización más preferida, el nanocristal de perovskita a base de haluros posee la fórmula CsPbl3. In a more preferred embodiment, the halide-based perovskite nanocrystal has the formula CsPbl 3 .
En una realización preferida, el nanocristal de perovskita a base de haluros posee la fórmula A2BX6 dopado con B¡3+ y/o Te4+. Esta fórmula se corresponde con una perovskita de dobles haluros con vacantes ordenadas, donde los octaedros BXe comparten los vértices con octaedros virtuales vacantes, de hecho, cada uno de los BXe están aislados entre sí. In a preferred embodiment, the halide-based perovskite nanocrystal has the formula A2BX6 doped with B¡ 3+ and/or Te 4+ . This formula corresponds to a double halide perovskite with ordered vacancies, where the BXe octahedra share the vertices with vacant virtual octahedra, in fact, each of the BXe are isolated from each other.
En una realización preferida, A es Cs en la fórmula A2BX6. In a preferred embodiment, A is Cs in the formula A2BX6.
En otra realización preferida, B es Sn en la fórmula A2BXe. In another preferred embodiment, B is Sn in the formula A 2 BXe.
En otra realización preferida, X es Cl en la fórmula A2BX6. In another preferred embodiment, X is Cl in the formula A 2 BX 6 .
En una realización más preferida, el nanocristal de perovskita a base de haluros posee la fórmula: Cs2SnCle dopado con B¡3+ (perovskita emisora de luz azul), Cs2SnCle dopado con Te4+ (perovskita emisora de luz amarilla). In a more preferred embodiment, the halide-based perovskite nanocrystal has the formula: Cs2SnCle doped with B¡ 3+ (blue light-emitting perovskite), Cs2SnCle doped with Te 4+ (yellow light-emitting perovskite).
En una realización preferida, el TCP es la vitamina E o el a-tocoferol (a-TCP). In a preferred embodiment, the TCP is vitamin E or a-tocopherol (a-TCP).
En una realización preferida, el nanocristal de perovskita a base de haluros con la fórmula ABX3 presenta un tamaño de partícula de entre 10 y 11 nm, y las perovskitas dobles (A2BX6 dopado con B¡3+ y/o Te4+) presentan tamaños de partícula de entre 50 y 70 nm. Los tamaños de partícula se cuantifican mediante microscopía electrónica de transmisión. El nanocristal de perovskita a base de haluros de fórmula ABX30 A2BX6 dopado con B¡3+ y/o Te4+ puede ser un nanocristal nuevo o envejecido. Por nanocristal nuevo se hace referencia al material recién preparado obtenido después de la síntesis, mientras que el nanocristal envejecido se refiere al mismo material envejecido previamente, preferentemente, durante 1 mes en condiciones ambientales y una humedad relativa del 60 %. In a preferred embodiment, the halide-based perovskite nanocrystal with the formula ABX 3 has a particle size of between 10 and 11 nm, and the double perovskites (A2BX6 doped with B¡ 3+ and/or Te 4+ ) have particle sizes between 50 and 70 nm. Particle sizes are quantified by transmission electron microscopy. The halide-based perovskite nanocrystal of formula ABX30 A2BX6 doped with B¡ 3+ and/or Te 4+ can be a new or aged nanocrystal. Fresh nanocrystal refers to the freshly prepared material obtained after synthesis, while aged nanocrystal refers to the same material previously aged, preferably, for 1 month under ambient conditions and a relative humidity of 60%.
Un segundo aspecto de la presente invención hace referencia a un procedimiento para la producción de nanocristales de perovskita de superficie pasivada, que ya se ha descrito en el primer aspecto de la invención a partir de PNC a base de haluros. Dicho procedimiento comprende: A second aspect of the present invention refers to a process for the production of surface-passivated perovskite nanocrystals, which has already been described in the first aspect of the invention from halide-based PNC. This procedure includes:
La pasivación de la superficie de los PNC a base de haluros, mediante su puesta en contacto con TCP en una solución acuosa, donde la concentración de los nanocristales de perovskita a base de haluros incorporados a la solución es de 100 mg/ml, y la concentración de TCP en la solución está comprendida entre 0,01 M y 0,5 M. La pasivación de los nanocristales tiene lugar cuando los PNC a base de haluros entran en contacto con la solución de TCP. The passivation of the surface of the halide-based PNC, by putting it in contact with TCP in an aqueous solution, where the concentration of the halide-based perovskite nanocrystals incorporated into the solution is 100 mg/ml, and the TCP concentration in the solution is between 0.01 M and 0.5 M. The passivation of the nanocrystals takes place when the halide-based PNCs come into contact with the TCP solution.
En una realización preferida, la concentración de TCP de la disolución es de 0,15 M. In a preferred embodiment, the TCP concentration of the solution is 0.15 M.
La solución final PNC-TCP es estable durante más de tres meses y, mediante centrifugado, se puede separar el precipitado de PNC de la solución. The final PNC-TCP solution is stable for more than three months and, by centrifugation, the PNC precipitate can be separated from the solution.
Por otra parte, los PNC a base de haluros que se emplean como material de partida se pueden generar siguiendo los pasos siguientes, tal como se describe en la bibliografía (Kovalenko, M.V. et al. Nano Leters 2015, 75 (6), 3692-3696): On the other hand, halide-based PNCs used as starting material can be generated by following the following steps, as described in the literature (Kovalenko, M.V. et al. Nano Leters 2015, 75 (6), 3692- 3696):
- La solución de oleato con el catión de posición A se sintetiza mediante la mezcla de una sal con un catión de posición A (sal de carbonato o acetato), ácido oleico (OA) y 1- octadeceno (1-ODE), con agitación fuerte y en vacío/purga con N2. La solución de oleato con el catión de posición A se calienta a un intervalo de temperatura de 80-120 °C, con lo que la solución está lista para su inyección en la solución de BX2 (véase a continuación). - The oleate solution with the A-position cation is synthesized by mixing a salt with an A-position cation (carbonate or acetate salt), oleic acid (OA) and 1-octadecene (1-ODE), with stirring strong and in vacuum/purge with N2. The oleate solution with the A-position cation is heated to a temperature range of 80-120 °C, whereupon the solution is ready for injection into the BX2 solution (see below).
- El contenido estequiométrico de BX2 se mezcla con 1-ODE, con agitación fuerte y en vacío/purga de N2. A continuación, a la mezcla se incorpora una mezcla de OA y oleilamina en una relación molar de 1 :1 y se calienta en un intervalo de temperaturas comprendido entre 85 °C-180 °C, donde se inyecta rápidamente el oleato con el catión en la posición A calentado previamente para obtener PNC de ABX3. Después de enfriar la reacción en un baño de hielo, se forman los PNC luminiscentes. - The stoichiometric content of BX2 is mixed with 1-ODE, with vigorous stirring and under vacuum/N2 purge. Next, a mixture of OA and oleylamine in a molar ratio of 1:1 and is heated in a temperature range between 85 °C-180 °C, where the oleate is quickly injected with the previously heated cation in position A to obtain PNC of ABX 3 . After cooling the reaction in an ice bath, luminescent PNCs are formed.
Los PNC de perovskita sin plomo dopados con B¡3+ y Te4+ se pueden sintetizar siguiendo los pasos siguientes, tal como se describe en la bibliografía (Mora-Seró etal. Nanoscale, 2022, 14, 1468-1479): Lead-free perovskite PNCs doped with B¡ 3+ and Te 4+ can be synthesized following the following steps, as described in the literature (Mora-Seró etal. Nanoscale, 2022, 14, 1468-1479):
- Se mezclan cantidades estequiométhcas de acetato con el catión de posición A (I), acetato con el catión de posición B (IV) y distintas cantidades de acetato de bismuto (III) y/o telurio (IV) (para el dopado con B¡3+ y/o Te4+) con ácido oleico y 1-ODE en vacío/purga de N2 y a 120 °C durante 1 hora. La solución precursora de metales se enfría hasta temperatura ambiente, y la solución se transfiere a un vaso de precipitados con HX (en medio acuoso). La temperatura del medio de reacción se mantiene entre 25 °C-50 °C. Se añade acetona al vaso de precipitados y se introduce en un baño de ultrasonidos durante 10 minutos. De esta manera, se forman los PNC dopados. - Stoichiometric amounts of acetate are mixed with the A position cation (I), acetate with the B position cation (IV) and different amounts of bismuth acetate (III) and/or tellurium (IV) (for doping with B ¡ 3+ and/or Te 4+ ) with oleic acid and 1-ODE under vacuum/N2 purge and at 120 °C for 1 hour. The metal precursor solution is cooled to room temperature, and the solution is transferred to a beaker with HX (in aqueous medium). The temperature of the reaction medium is maintained between 25 °C-50 °C. Acetone is added to the beaker and placed in an ultrasonic bath for 10 minutes. In this way, doped PNCs are formed.
Los PNC recién preparados (nuevos) se pueden pasivar con un TCP, como, por ejemplo, vitamina E, inmediatamente después de su preparación. Otra opción es envejecer los PNC nuevos y, a continuación, emplearlos en la etapa de pasivación. Freshly prepared (new) PNCs can be passivated with a TCP, such as vitamin E, immediately after preparation. Another option is to age the new PNCs and then use them in the passivation stage.
Un tercer aspecto de la invención hace referencia al uso de los PNC con superficie pasivada que se han descrito en el primer aspecto de la invención para la elaboración de tintas de impresión. Más preferentemente, las tintas de impresión poliméhcas e, incluso más preferiblemente, las tintas de impresión acrílicas (tintas producidas a partir de polímeros o monómeros acrílicos). A third aspect of the invention refers to the use of PNCs with a passivated surface that have been described in the first aspect of the invention for the production of printing inks. More preferably, polymeric printing inks and, even more preferably, acrylic printing inks (inks produced from acrylic polymers or monomers).
En una realización preferida del uso de la invención, las tintas de impresión se refieren a tintas de impresión 3D. In a preferred embodiment of the use of the invention, the printing inks refer to 3D printing inks.
En una realización preferida, la tinta de impresión acrílica se obtiene mediante la polimerización de los monómeros seleccionados de la lista, que comprende: butilacrilato (BA), ¡sobornilacrilato (IBA), 1 ,4-butanodioldiacrilato (DBA) o combinaciones de estos, en presencia de los PNC de la presente invención. Preferiblemente, la polimerización tiene lugar en presencia de un iniciador UV, como el óxido de difeni l(2 ,4,6-trimetilbenzoil)fosfina (TPO). Más preferentemente, el iniciador UV tiene una concentración al 3 % en peso como máximo en la mezcla de la reacción. In a preferred embodiment, the acrylic printing ink is obtained by polymerizing monomers selected from the list, comprising: butyl acrylate (BA), ibutylacrylate (IBA), 1,4-butanediol diacrylate (DBA) or combinations of these, in the presence of the PNCs of the present invention. Preferably, the polymerization takes place in the presence of a UV initiator, such as diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (TPO). More preferably, the UV initiator has a concentration of at most 3% by weight in the reaction mixture.
Para preparar tintas de impresión acrílica, es preferible el uso de perovskitas de plomo con la fórmula ABX3 (B = Pb) y/o PNC de perovskita sin plomo dopado con B¡3+ y Te4+ con la fórmula A2BX6 (B que no sea Pb) en combinación con el polímero acrílico. La mezcla obtenida tras la polimerización tiene como resultado la formulación de un material compuesto de PNC de tinta de impresión estable y sumamente luminiscente. Preferiblemente, la mezcla, una vez sometida a agitación magnética constante durante 30 min, se coloca en nevera durante al menos 15 min antes del tratamiento UV. To prepare acrylic printing inks, it is preferable to use lead perovskites with the formula ABX 3 (B = Pb) and/or lead-free perovskite PNC doped with B¡ 3+ and Te 4+ with the formula A2BX6 (B which other than Pb) in combination with the acrylic polymer. The mixture obtained after polymerization results in the formulation of a PNC composite material with stable and highly luminescent printing ink. Preferably, the mixture, once subjected to constant magnetic stirring for 30 min, is placed in a refrigerator for at least 15 min before UV treatment.
En una realización preferida, las tintas de impresión contienen una concentración al 6,0 % en peso como máximo de PNC pasivados, basados en perovskita de plomo con la fórmula ABX3 o al 12,0 % en peso como máximo de perovskita pasivada basada en perovskita sin plomo dopada con B¡3+ y Te4+ con la fórmula A2BX6. In a preferred embodiment, the printing inks contain a concentration of at most 6.0% by weight of passivated PNCs based on lead perovskite with the formula ABX3 or at most 12.0% by weight of passivated perovskite-based lead-free doped with B¡ 3+ and Te 4+ with the formula A2BX6.
En una realización preferida de la tinta de impresión acrílica, obtenida mediante la polimerización de BA, IBA, DBA o combinaciones de los mismos, el porcentaje de los monómeros acrílicos BA + IBA, en la tinta, varía entre el 80 y 100 % en moles, (es posible tener tan solo un tipo de estos monómeros), y la cantidad de DBA es del 0-20 % en moles en el polímero. In a preferred embodiment of the acrylic printing ink, obtained by polymerization of BA, IBA, DBA or combinations thereof, the percentage of the acrylic monomers BA + IBA, in the ink, varies between 80 and 100% by mole. , (it is possible to have only one type of these monomers), and the amount of DBA is 0-20 mol% in the polymer.
Las formulaciones enfriadas de las tintas de impresión acrílicas se pueden depositar en un depósito de impresión para impresión MSLA (aparato de estereolitografía enmascarada, estereolitografía (SLA, por sus siglas en inglés) o procesamiento digital de luz (DLP, por sus siglas en inglés). La impresión MSLA funciona sobre el concepto de resinas que se tratan mediante la exposición a la luz ultravioleta. Para ello, las impresoras MSLA emplean una gran fuente de luz UV y, luego la enmascaran con una pantalla de cristal líquido. Las estructuras en 3D se pueden obtener siguiendo el diseño digital que se ha descargado a la impresora. Una vez impresa la estructura en 3D, el objeto se extrae de la plataforma, se lava y se trata con luz UV. Cooled formulations of acrylic printing inks can be deposited in a print reservoir for MSLA (masked stereolithography apparatus, SLA) or digital light processing (DLP) printing. MSLA printing works on the concept of resins being treated by exposure to ultraviolet light. To do this, MSLA printers use a large UV light source and then mask it with a liquid crystal display. 3D structures They can be obtained by following the digital design that has been downloaded to the printer. Once the structure is 3D printed, the object is removed from the platform, washed and treated with UV light.
También se pueden obtener dispositivos con unas propiedades ópticas excelentes y una gran estabilidad mediante impresión por inyección de tinta, proceso de recubrimiento o procesos de depósitos de películas. Para llevar a cabo la impresión por inyección de tinta, las formulaciones enfriadas se pueden depositar sobre portaobjetos de vidrio, hojas de acetato u otros substratos con una impresora de inyección de tinta que esté equipada con cartuchos con cabezales de inyección de tinta de alta resolución sin contacto y un puente de tratamiento con luz UV. Devices with excellent optical properties and high stability can also be obtained by inkjet printing, coating process or film deposition processes. To carry out inkjet printing, cooled formulations can be deposited on glass slides, acetate sheets or other substrates with an inkjet printer that is equipped with cartridges with high resolution inkjet heads without contact and a UV light treatment bridge.
Para realizar los procesos de depósitos de película y los procesos de recubrimientos, las formulaciones enfriadas se pueden colocar dentro de un molde, usando la gravedad para rellenar la cavidad, y dejando que la formulación polimérica se endurezca, o bien sobre portaobjetos de vidrio, hojas de acetato, películas metálicas u otros sustratos con un aplicador de arrastre tipo varilla o una cuchilla reguladora. A continuación, las muestras se deben exponer a la radiación UV (Form Cure, Formlabs, EE. U U .), para su tratamiento adicional. Se pueden realizar múltiples pasadas de recubrimiento hasta obtener el grosor deseado. To perform film deposition processes and coating processes, the cooled formulations can be placed inside a mold, using gravity to fill the cavity, and allowing the polymeric formulation to harden, or on glass slides, sheets. of acetate, metallic films or other substrates with a wand-type drag applicator or regulating blade. The samples should then be exposed to UV radiation (Form Cure, Formlabs, USA), for further treatment. Multiple coating passes can be made until the desired thickness is obtained.
En resumen, la presente invención describe por primera vez el uso de vitaminas no tóxicas y de bajo coste como estrategia muy eficaz para mejorar no solo las características intrínsecas de PNC con haluros sintetizados, sino, además, recuperar las propiedades perdidas de los PNC envejecidos. Se ha empleado a-tocoferol (a-TCP), que es la forma de la vitamina E más activa desde el punto de vista biológico y que se emplea con mayor frecuencia como antioxidante. Mediante la pasivación de ligandos de superficie de PNC de haluros, la presente invención, tal como se demuestra en los ejemplos de la invención: 1) proporciona una pasivación eficiente para alcanzar un PLQY de fotoluminiscencia cercano a la unidad; 2) recupera las propiedades de PL de los materiales y mantiene estable la fase negra durante 2 meses en condiciones ambientales; 3) recupera el 28 % del PLQY de los PNC de haluros envejecidos; y 4) estabiliza los l-PNC en películas poliméricas, en especial, los formulados para la impresión tridimensional. Teniendo en cuenta los cálculos teóricos, los inventores proponen la unión de a-TCP a la superficie de los PNC a través del anillo OH-fenólico, con lo que se compensan las vacantes de haluros mediante la pasivación de oxígeno. De este modo, el anillo fenólico-cromanol es capaz de proteger los PNC de las condiciones ambientales y aumentar su estabilidad. Además, las tintas de PNC modificadas con vitamina conservan sus propiedades intrínsecas cuando se combinan con monómeros acrílicos, como el ¡sobornilacrilato y el butilacrilato, y se forman materiales compuestos poliméricos tridimensionales emisores de luz roja con características de PL excepcionales. En este estado, las dos especies de acrilato se polimerizan con el a-TCP, lo que inducen el transporte de portadores de carga a los PNC a través del anillo aromático. Se cree que este es el motivo principal para potenciar la recombinación radiativa en el sólido. Además, la presente invención ofrece una alternativa valiosa para (i) producir tintas de elevada emitancia, estables y compatibles, a base de PNC de haluros, para procesos de impresión por inyección de tinta; y (¡i) facilitar la fabricación de dispositivos fotoluminiscentes mediante la impresión 3D con distintas y más complejas geometrías. In summary, the present invention describes for the first time the use of non-toxic and low-cost vitamins as a very effective strategy to improve not only the intrinsic characteristics of PNC with synthesized halides, but also recover the lost properties of aged PNC. a-tocopherol (a-TCP) has been used, which is the most biologically active form of vitamin E and is most frequently used as an antioxidant. By passivating halide PNC surface ligands, the present invention, as demonstrated in the examples of the invention: 1) provides efficient passivation to achieve a photoluminescence PLQY close to unity; 2) recovers the PL properties of the materials and keeps the black phase stable for 2 months under ambient conditions; 3) recovers 28% of the PLQY of aged halide PNCs; and 4) stabilizes l-PNCs in polymeric films, especially those formulated for three-dimensional printing. Taking into account the theoretical calculations, the inventors propose the attachment of a-TCP to the surface of PNCs through the OH-phenolic ring, thereby compensating the halide vacancies through oxygen passivation. In this way, the phenolic-chromanol ring is capable of protecting PNC from environmental conditions and increasing its stability. Furthermore, vitamin-modified PNC inks retain their intrinsic properties when combined with acrylic monomers, such as isobornyl acrylate and butyl acrylate, forming three-dimensional red light-emitting polymer composite materials with exceptional PL characteristics. In this state, the two species of acrylate They polymerize with a-TCP, which induce the transport of charge carriers to the PNC through the aromatic ring. This is believed to be the main reason for enhancing radiative recombination in the solid. Furthermore, the present invention offers a valuable alternative to (i) produce high-emitting, stable and compatible inks based on halide PNCs for inkjet printing processes; and (i) facilitate the manufacture of photoluminescent devices through 3D printing with different and more complex geometries.
Salvo que se haya definido de otro modo, todos los términos técnicos y científicos que se emplean en el presente documento poseen el mismo significado que los empleados y comprendidos con frecuencia por cualquier persona cualificada en la técnica a la que pertenece esta invención. Los métodos y los materiales semejantes o equivalentes a los descritos en el presente documento se pueden emplear en la práctica de la presente invención. A lo largo de la descripción y en las reivindicaciones, la palabra "comprender" y sus vahantes no tiene por finalidad excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Otros objetos, ventajas y características adicionales de la invención resultarán evidentes para los expertos en la materia tras la evaluación de la descripción, o podrán adquirirse mediante la práctica de la invención. Los ejemplos y los dibujos siguientes se proporcionan a modo de ilustración y no pretenden limitar la presente invención. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as those commonly used and understood by any person skilled in the art to which this invention pertains. Methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice of the present invention. Throughout the description and in the claims, the word "comprise" and its meanings are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. Other objects, advantages and features of the invention will become apparent to those skilled in the art upon evaluation of the description, or may be acquired through practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration and are not intended to limit the present invention.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figura 1 . Imágenes típicas de microscopía de electrones de transmisión (TEM) de (a) 0- T@PNC-1 el día 0 y (b) 0,15-T@PNC-1 a los 60 días (d). (c) Espectros fotoluminiscentes de las muestras de PNC en distintos puntos temporales de envejecimiento en condiciones ambientales, con y sin a-TCP. (d) Patrones de difracción de rayos X (XRD) de PNC-1 el día 0 y X-T@PNC-1 después de 60 días, mediante la adición de distintas concentraciones de a-TCP. Figure 1 . Typical transmission electron microscopy (TEM) images of (a) 0-T@PNC-1 at day 0 and (b) 0.15-T@PNC-1 at 60 days (d). (c) Photoluminescence spectra of PNC samples at different aging time points under ambient conditions, with and without a-TCP. (d) X-ray diffraction (XRD) patterns of PNC-1 on day 0 and X-T@PNC-1 after 60 days, by adding different concentrations of a-TCP.
Figura 2. Patrones de difractometría electrónica de área seleccionada (SAED) obtenidos en muestras de (a) 0-T@P1 el día 0 y (b) 0,15-T@P1 después de 60 días de envejecimiento. Figura 3. Imagen típica de TEM de 0-T@P1 después de 20 días de envejecimiento. El insertado de la figura 3 muestra la fotografía del material con una transformación parcial de la fase a a la 5. Figure 2. Selected area electron diffractometry (SAED) patterns obtained on samples of (a) 0-T@P1 on day 0 and (b) 0.15-T@P1 after 60 days of aging. Figure 3. Typical TEM image of 0-T@P1 after 20 days of aging. The inset of Figure 3 shows the photograph of the material with a partial transformation from phase a to phase 5.
Figura 4. Histogramas para calcular el tamaño de partícula de (a) 0-T@P1 el día 0 y (b) 0,15-T@P1 después de 60 días de envejecimiento. Figure 4. Histograms for calculating the particle size of (a) 0-T@P1 on day 0 and (b) 0.15-T@P1 after 60 days of aging.
Figura 5. Espectros de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X de alta resolución (HR- XPS) de (a) Cs 3d, (b) I 3d y (c) Pb 4f, y (d) proporciones calculadas de oxígeno total respecto a haluro/oxígeno total respecto a plomo de muestras de 0 T@P1 (P1) y X- T@P1 (X = 0,15 M) en distintos puntos temporales de envejecimiento (0 y 60 días). Figure 5. High resolution X-ray photoelectron spectroscopy (HR-XPS) spectra of (a) Cs 3d, (b) I 3d and (c) Pb 4f, and (d) calculated ratios of total oxygen to halide total oxygen with respect to lead of samples of 0 T@P1 (P1) and X- T@P1 (X = 0.15 M) at different aging time points (0 and 60 days).
Figura 6. Espectro de encuesta de XPS de muestras de 0-T@P1 (P1) y X-T@P1 (X = 0,15 M) en distintos puntos temporales de envejecimiento (0 y 60 días). Figure 6. XPS survey spectrum of 0-T@P1 (P1) and X-T@P1 (X = 0.15 M) samples at different aging time points (0 and 60 days).
Figura 7. Valores del PLQY como una función de los días de envejecimiento de soluciones coloidales de (a) X-T@P1 y (b) X-T@P2, en ausencia o presencia de distintas concentraciones de a-TCP. Comportamiento de las constantes de desintegración de recombinaciones (c) radiativas (A?) y no radiativas (/ ) y sus correspondientes (d) relaciones kmikr de las muestras de X-T@P1 , X= 0 (P1), 0,15 M (0,15 M-1) y (b) X-T@P2 X= 0 (P2), 0,15 M (0,15 M-2) a los 0 y 60 días, en condiciones ambientales, con y sin la adición de la vitamina. Figure 7. PLQY values as a function of the days of aging of colloidal solutions of (a) XT@P1 and (b) XT@P2, in the absence or presence of different concentrations of a-TCP. Behavior of the decay constants of recombinations (c) radiative (A?) and non-radiative (/ ) and their corresponding (d) k m ik r relations of the XT@P1 samples, X= 0 (P1), 0, 15 M (0.15 M-1) and (b) XT@P2 X= 0 (P2), 0.15 M (0.15 M-2) at 0 and 60 days, under ambient conditions, with and without the addition of the vitamin.
Figura 8. Comparación de la estabilidad de las soluciones coloidales de X-T@P1 (línea morada) y X-T@P2 (línea rosa) (X= 0,15 M), después de 60 días de envejecimiento. Figure 8. Comparison of the stability of the colloidal solutions of X-T@P1 (purple line) and X-T@P2 (pink line) (X= 0.15 M), after 60 days of aging.
Figura 9. PLQY de soluciones coloidales de (a) X-T@P1 y (b) X-T@P2, mediante la variación de la concentración de a-TCP después de 60 días de envejecimiento. Figure 9. PLQY of colloidal solutions of (a) X-T@P1 and (b) X-T@P2, by varying the concentration of a-TCP after 60 days of aging.
Figura 10. Mediciones de decaimiento de PL con resolución temporal de soluciones coloidales de (a) X-T@P1 y (b) X-T@P2, en ausencia y presencia de a-TCP 0,15 M, el día 0 y después de 60 días. Figure 10. Time-resolved PL decay measurements of colloidal solutions of (a) X-T@P1 and (b) X-T@P2, in the absence and presence of 0.15 M a-TCP, on day 0 and after 60 days .
Figura 11. Representación de los ligandos orgánicos unidos a la superficie del PNC: (a) ácido oleico a través de especies de carboxilato, (b) molécula de a-TCP a través del oxígeno del anillo fenólico (caso de unión I), (c) molécula de a-TCP a través del oxígeno del anillo epoxídico (caso de unión II). Contribución química de especies atómicas de Pb (verde), I (rojo), Cs (azul) y oxígeno (negro) para los orbitales moleculares calculados en PNC que muestran niveles energéticos de espín ascendente (positivo) y espín descendente (negativo) (d) en ausencia y (e) en presencia de a-TCP en el caso de unión I. En la representación anatómica (a, b, c): los puntos de color gris, morado y verde representan átomos de Pb, I y Cs, respectivamente, (f) Espectros de resonancia magnética nuclear de protones (1H RMN) (CDC , 400 MHz, 25 °C) de PNC de CsPbh, con y sin a-TCP. Las características de las resonancias RMN de las muestras de ligandos de encapsulation también se obtuvieron con fines comparativos, (g) Estructura molecular del a-TCP y los ligandos de encapsulation que estabilizan los PNC. Figure 11. Representation of the organic ligands bound to the PNC surface: (a) oleic acid through carboxylate species, (b) a-TCP molecule through the oxygen of the phenolic ring (binding case I), ( c) a-TCP molecule through oxygen of the epoxy ring (junction case II). Chemical contribution of atomic species of Pb (green), I (red), Cs (blue), and oxygen (black) to the molecular orbitals calculated in PNC showing spin-up (positive) and spin-down (negative) energy levels (d ) in the absence and (e) in the presence of a-TCP in the case of junction I. In the anatomical representation (a, b, c): the gray, purple and green dots represent Pb, I and Cs atoms, respectively, (f) Proton nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR) spectra (CDC, 400 MHz, 25 °C) of CsPbh PNCs, with and without a-TCP. The characteristics of the NMR resonances of the encapsulation ligand samples were also obtained for comparative purposes, (g) Molecular structure of a-TCP and the encapsulation ligands that stabilize PNCs.
Figura 12. (a) Estructuras atómicas de las moléculas de a-TCP y ácido oleico tras la relajación geométrica llevada a cabo con CP2K, donde los puntos rojos representan los átomos de oxígeno. Representación atómica de (b) un nanocristal cúbico de CsPbh (3,1 nm) con un ligando de ácido oleico en su superficie y (c) el mismo cristal y la misma molécula sin contacto, alejado uno de la otra (12 Á de distancia para reducir al máximo las interacciones). Figure 12. (a) Atomic structures of a-TCP and oleic acid molecules after geometric relaxation carried out with CP2K, where the red dots represent the oxygen atoms. Atomic representation of (b) a cubic CsPbh nanocrystal (3.1 nm) with an oleic acid ligand on its surface and (c) the same crystal and the same molecule without contact, far from each other (12 Á away). to minimize interactions).
Figura 13. (a) Material compuesto 3D de PNC acrílicos estabilizados con CsPbh. Características de PL de (b) materiales compuestos acrílicos 3D de 0-T@P1 y (c) 0,15- T@P1 recién preparados y expuestos a condiciones ambientales en distintos puntos temporales: día 0 (línea negra), 20 y 120 días de los materiales compuestos en ausencia y presencia de a-TCP, respectivamente (línea magenta), (d) Contribución química de especies atómicas de Pb (verde), I (rojo), Cs (azul) y oxígeno (negro) para los orbitales moleculares calculados en un material compuesto de 0,15-T@P1-acrilato, donde se muestran niveles de energía de espín ascendente (positivo) y espín descendente (negativo), (e) Espectros de 1H RMN (CDCI3, 400 MHz, 25 °C) de los sistemas BA/IBA, BA/IBA-a-TCP y BA/IBA-0,15-T@P. (g) Estructuras típicas de los monómeros BA e IBA. Figure 13. (a) 3D composite material of acrylic PNCs stabilized with CsPbh. PL characteristics of (b) 0-T@P1 and (c) 0.15-T@P1 3D acrylic composites freshly prepared and exposed to environmental conditions at different time points: day 0 (black line), 20 and 120 days of the composite materials in the absence and presence of a-TCP, respectively (magenta line), (d) Chemical contribution of atomic species of Pb (green), I (red), Cs (blue) and oxygen (black) for the molecular orbitals calculated in a 0.15-T@P1-acrylate composite, showing spin-up (positive) and spin-down (negative) energy levels, (e) 1 H NMR spectra (CDCI3, 400 MHz , 25 °C) of the BA/IBA, BA/IBA-a-TCP and BA/IBA-0.15-T@P systems. (g) Typical structures of BA and IBA monomers.
Figura 14. Termogramas obtenidos mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), de muestras poliacrílicas con un 7 % en peso de entrecruzante, 1 ,5 % en peso de iniciador UV, 1 ,5 % en peso de PNC de CsPbl3 2,5 % en peso de a-TCP (0,15 M en la solución del nanocristal), después del tratamiento a 50 °C durante 60 min. Figure 14. Thermograms obtained by differential scanning calorimetry (DSC) of polyacrylic samples with 7% by weight of cross-linker, 1.5% by weight of UV initiator, 1.5% by weight of PNC of CsPbl 3 2.5 wt% a-TCP (0.15 M in the nanocrystal solution), after treatment at 50 °C for 60 min.
Figura 15. Efecto del a-TCP en las características de PL de los materiales compuestos acrílicos 0-T@P1 y 0,15-T@P1 recién preparados el día 0. Figura 16. Espectros de 1H RMN (CDCh, 400 MHz, 25 °C) de combinaciones a base de (a) BA e (b) IBA con y sin la presencia de a-TCP y 0,15-T@P, respectivamente. Los recuadros de la figura 16a,b muestran las señales de RMN características de CH3 unido al anillo fenólico de a-TCP (2”, 3”, 4”). Figure 15. Effect of a-TCP on the PL characteristics of freshly prepared 0-T@P1 and 0.15-T@P1 acrylic composites on day 0. Figure 16. 1 H NMR spectra (CDCh, 400 MHz, 25 °C) of combinations based on (a) BA and (b) IBA with and without the presence of a-TCP and 0.15-T@P, respectively. The insets of Figure 16a,b show the characteristic NMR signals of CH 3 bound to the phenolic ring of a-TCP (2”, 3”, 4”).
EJEMPLOS EXAMPLES
1 : Síntesis de nanocristales de
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de CsPbh con
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1: Synthesis of nanocrystals
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of CsPbh with
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Los PNC de CsPbh se obtuvieron mediante un protocolo sintético de inyección en caliente a través de la mezcla estequiométñca de las soluciones tanto de Cs-oleato como de Pbl2, tal como se describe en otras publicaciones, con algunas modificaciones (Hassanabadi, E. et al. Nanoscale 2020, 12, 14194-14203). Para obtener la disolución de Cs-oleato, se mezclaron 0,61 g de CS2CO3 (202126, 99,9 %, Sigma-Aldñch) y 2 mi de ácido oleico (OA, 364525, 90 %, Sigma-Aldñch) en 30 ml de 1-ODE (0806, 90 %, Sigma-Aldñch) en un matraz de tres bocas de 50 mi, en condiciones de vacío durante 30 min a 120 °C y mantenido en condiciones de vacío durante 30 min. La mezcla se calentó hasta llegar a 150 °C en condiciones de purga con N2 para disolver el CS2CO3 por completo. Para evitar el precipitado del Cs-oleato para producir Cs2O, la solución resultante se conservó a 120 °C en condiciones de vacío. The CsPbh PNCs were obtained by a synthetic hot injection protocol through the stoichiometric mixing of both Cs-oleate and Pbl2 solutions, as described in other publications, with some modifications (Hassanabadi, E. et al. . Nanoscale 2020, 12, 14194-14203). To obtain the Cs-oleate solution, 0.61 g of CS2CO3 (202126, 99.9%, Sigma-Aldñch) and 2 ml of oleic acid (OA, 364525, 90%, Sigma-Aldñch) were mixed in 30 ml of 1-ODE (0806, 90%, Sigma-Aldñch) in a 50 ml three-necked flask, under vacuum conditions for 30 min at 120 °C and maintained under vacuum conditions for 30 min. The mixture was heated to 150 °C under N2 purge conditions to dissolve the CS2CO3 completely. To avoid precipitating Cs-oleate to produce Cs 2 O, the resulting solution was stored at 120 °C under vacuum conditions.
Para sintetizar CsPbl3 puro se mezcló 1 g de Pbl2 (ABCR; AB111058, 99,999 %) con 50 mi de 1-ODE dentro de un matraz de tres bocas de 100 mi de volumen y, a continuación, se desgasificó a 120 °C en condiciones de agitación fuerte durante 1 h. A continuación, al matraz se incorporaron 5 mi de OA y oleilamina precalentados (HT- OA100, 98 %, Sigma-Aldñch) y se calentó de nuevo a 170 °C. De forma simultánea, se inyectaron rápidamente 4 mi de Cs-oleato precalentado a esta temperatura dentro de la solución de Pbl2 amarilla, con lo que se obtuvo un precipitado rojo en la solución coloidal. El matraz se sumergió inmediatamente en un baño de hielo durante 5 s para enfriar la reacción. En el caso del procedimiento de aislamiento, los PNC dispersados se centrifugaron a 5000 r.p.m. durante 5 min con acetato de metilo (MeOAc, 296996, 99,5 %, Sigma Aldrich) (todos los licores de PNC fueron lavados con 120 mi de MeOAc). Los PNC precipitados se recuperaron del sobrenadante y se redispersaron en 5 mi de hexano (CHROMASOLV, 34859, 99,7 %, Honeywell). La solución de PNC con CsPbh se secó y se volvió a dispersar en hexano para obtener una concentración final de 100 mg/ml. Con objetivo de analizar el efecto del tocoferol (a-TCP, 97 %, Alfa Aesar) en las propiedades fotofísicas y la estabilidad de los PNC de CsPbl3 recién preparados y envejecidos, se añadieron distintas concentraciones de la vitamina de alrededor de 0,04, 0,05, 0,08, 0,15, 0,35 y 0,50 M a 0,3 g de CsPbl3 a 100 mg/ml. Para el proceso de envejecimiento, los PNC se expusieron a condiciones ambientales durante 1 mes, con una humedad relativa del 60 %. To synthesize pure CsPbl 3, 1 g of Pbl 2 (ABCR; AB111058, 99.999%) was mixed with 50 ml of 1-ODE inside a three-necked flask of 100 ml volume and then degassed at 120 °C. under vigorous stirring conditions for 1 h. Next, 5 ml of preheated OA and oleylamine (HT-OA100, 98%, Sigma-Aldñch) were added to the flask and heated again to 170 °C. Simultaneously, 4 ml of Cs-oleate preheated to this temperature was rapidly injected into the yellow Pbl2 solution, resulting in a red precipitate in the colloidal solution. The flask was immediately immersed in an ice bath for 5 s to cool the reaction. In the case of the isolation procedure, the dispersed PNCs were centrifuged at 5000 rpm for 5 min with methyl acetate (MeOAc, 296996, 99.5%, Sigma Aldrich) (all PNC liquors were washed with 120 ml of MeOAc). . The precipitated PNCs were recovered from the supernatant and redispersed in 5 ml of hexane (CHROMASOLV, 34859, 99.7%, Honeywell). The PNC solution with CsPbh dried and redispersed in hexane to obtain a final concentration of 100 mg/ml. In order to analyze the effect of tocopherol (a-TCP, 97%, Alfa Aesar) on the photophysical properties and stability of freshly prepared and aged CsPbl 3 PNCs, different concentrations of the vitamin of around 0.04 were added. , 0.05, 0.08, 0.15, 0.35 and 0.50 M at 0.3 g of CsPbl 3 at 100 mg/ml. For the aging process, PNCs were exposed to ambient conditions for 1 month, with a relative humidity of 60%.
2: Síntesis de nanocristales de
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de Te:Cs2SnCk con
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2: Synthesis of nanocrystals
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of Te:Cs2SnCk with
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Nanocristales de Cs2SnCle dopados con Te4+: en un matraz de tres bocas, se añadieron 46 mg de acetato de estaño (II) y 76 mg de acetato de cesio, junto con 1 mi de ácido oleico y 10 ml de 1-ODE, y se desgasificó en condiciones de vacío a 120 °C durante 1 h (Mora-Seró et al. Nanoscale, 2022, 14, 1468-1479). Una vez que se observó una solución límpida del precursor metálico, el matraz de reacción se cargó con nitrógeno y la temperatura se bajó hasta la temperatura ambiente. En un vaso de precipitados, se disolvieron 4,8 mg de TeÜ2 en 1 ml de HCI, y sobre esta mezcla se vertió la solución del precursor metálico. La solución se sometió a ultrasonido durante 10 minutos, seguido de la adición de acetona, y se agitó durante 1 h en condiciones ambientales. La solución se volvió de color negro justo después de la adición de acetona, y poco a poco cambió el color a amarillo claro a lo largo de una hora con un calentamiento suave (~50 °C). El procedimiento de purificación y la recuperación de los nanocristales siguieron el mismo procedimiento que el descrito anteriormente. Te 4+ -doped Cs2SnCle nanocrystals: In a three-necked flask, 46 mg of tin(II) acetate and 76 mg of cesium acetate were added, along with 1 ml of oleic acid and 10 ml of 1-ODE, and degassed under vacuum conditions at 120 °C for 1 h (Mora-Seró et al. Nanoscale, 2022, 14, 1468-1479). Once a clear solution of the metal precursor was observed, the reaction flask was charged with nitrogen and the temperature was lowered to room temperature. In a beaker, 4.8 mg of TeÜ2 was dissolved in 1 ml of HCl, and the metal precursor solution was poured onto this mixture. The solution was sonicated for 10 min, followed by the addition of acetone, and stirred for 1 h under ambient conditions. The solution turned black just after the addition of acetone, and gradually changed the color to light yellow over one hour with gentle heating (~50 °C). The purification procedure and recovery of the nanocrystals followed the same procedure as described above.
Ejemplo 3: Preparación de películas de materiales compuestos poliméricos de PNC de CsPbl3 pasivados con TCP, estables v muv luminiscentes Example 3: Preparation of TCP-passivated, stable and highly luminescent CsPbl 3 PNC polymeric composite films
Se emplearon monómeros de butilacrilato (BA, Sigma-Aldrich) e isobornilachlato (IBA, Sigma-Aldrich), como matriz de los especímenes compuestos, y 1 ,4-butanodioldiacrilato (DBA, Sigma-Aldrich), como agente entrecruzante, así como el iniciador UV óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina (TPO, Sigma-Aldrich), sin una purificación posterior. En un vial oscuro se secó una disolución de tolueno y PNC de CsPbl3, en condiciones de vacío y a temperatura ambiente, para extraer el disolvente. Se incorporaron los porcentajes de a-TCP seguido de una vigorosa agitación vorticial para obtener una mezcla homogénea. Con el fin de realizar el tratamiento con luz UV, se preparó el material compuesto acrílico de PNC con CsPbh de acuerdo con el procedimiento siguiente: una vez secados, los PNC con CsPbh se pasivaron con a-TCP, la mezcla se dispersó en IBA a temperatura ambiente con agitación constante y suave hasta que se obtuvo una disolución transparente. A continuación, se añadió a la mezcla el monómero BA con el peso preseleccionado, con una última agitación suave. Los monómeros acrílicos se mezclaron con la cantidad necesaria del agente entrecruzante y el fotoiniciador (Pl, por sus siglas en inglés). Las mezclas se sometieron a agitación magnética constante durante 30 min. A continuación, las dispersiones obtenidas se colocaron en la nevera durante al menos 15 min antes del tratamiento. Butyl acrylate (BA, Sigma-Aldrich) and isobornyl acrylate (IBA, Sigma-Aldrich) monomers were used as the matrix of the composite specimens, and 1,4-butanedioldiacrylate (DBA, Sigma-Aldrich) as the cross-linking agent, as well as the UV initiator diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (TPO, Sigma-Aldrich), without further purification. A solution of toluene and PNC of CsPbl 3 was dried in a dark vial, under vacuum conditions and at room temperature, to extract the solvent. The percentages of a-TCP were incorporated followed by vigorous vortexing to obtain a homogeneous mixture. In order to carry out the UV light treatment, the acrylic composite material of PNC with CsPbh according to the following procedure: once dried, the PNC with CsPbh were passivated with a-TCP, the mixture was dispersed in IBA at room temperature with constant and gentle stirring until a transparent solution was obtained . The BA monomer with the preselected weight was then added to the mixture, with a final gentle stirring. The acrylic monomers were mixed with the necessary amount of cross-linking agent and photoinitiator (Pl). The mixtures were subjected to constant magnetic stirring for 30 min. The dispersions obtained were then placed in the refrigerator for at least 15 min before treatment.
Las formulaciones enfriadas se depositaron en un depósito de impresión para impresión MSLA (Elegoo MARS 2P). Se obtuvieron las estructuras en 3D del diseño digital que se había descargado en la impresora. Una vez impresas las estructuras en 3D, se extrajo el objeto de la plataforma, se lavó con alcohol isopropílico y se trató con luz UV a la temperatura de tratamiento (seleccionada dentro del intervalo de 30-60 °C), con un tiempo de permanencia seleccionado (de 40 a 90 min). Las matrices monoméricas acrílicas modificadas que contienen 0-20 % molar de agente entrecruzante y 0-5,0 % en peso de perovskita pasivada se mezclaron con 0, 3-3,0 % en peso del iniciador UV. The cooled formulations were deposited in a printing reservoir for MSLA printing (Elegoo MARS 2P). The 3D structures were obtained from the digital design that had been downloaded to the printer. Once the structures were 3D printed, the object was removed from the platform, washed with isopropyl alcohol and treated with UV light at the treatment temperature (selected within the range of 30-60 °C), with a residence time selected (from 40 to 90 min). The modified acrylic monomeric matrices containing 0-20 mol% cross-linking agent and 0-5.0 wt% passivated perovskite were mixed with 0.3-3.0 wt% UV initiator.
Las formulaciones enfriadas también se colocaron sobre portaobjetos de vidrio con una impresora de inyección de tinta equipada con un puente de tratamiento UV (Süsss Microtec). Se emplearon cartuchos DMC-Dimatrix, y se establecieron las condiciones de trabajo en 300 ppp, 200 mm/s, X = 365 nm y 80 % de intensidad. Las formulaciones se depositaron en una capa fina y, por último, se trataron con luz UV. The cooled formulations were also placed on glass slides with an inkjet printer equipped with a UV treatment bridge (Süsss Microtec). DMC-Dimatrix cartridges were used, and the working conditions were set at 300 dpi, 200 mm/s, X = 365 nm and 80% intensity. The formulations were deposited in a thin layer and finally treated with UV light.
Las soluciones enfriadas también se extendieron sobre portaobjetos de vidrio con un aplicador de varilla (grosor de la película: alrededor de 50 pm), y se depositaron en el interior de moldes rectangulares transparentes de 1 mm x 2 mm. A continuación, se expusieron a la radiación UV de una unidad UV-Fore Cure, con luz de 405 nm, control de tratamiento del sistema de calentamiento (Formlabs, EE. UU.), en condiciones de trabajo estáticas. The cooled solutions were also spread on glass slides with a stick applicator (film thickness: about 50 pm), and deposited inside 1 mm × 2 mm transparent rectangular molds. They were then exposed to UV radiation from a UV-Fore Cure unit, with 405 nm light, heating system treatment control (Formlabs, USA), under static working conditions.
En una cabina UV, se colocó un conjunto de moldes de vidrio transparente, cada uno de ellos con 1 mi de la mezcla enfriada, a la temperatura de tratamiento (seleccionada dentro del intervalo de 30 a 60 °C). Transcurrido el tiempo de permanencia seleccionado (40 min a90 min), se extrajeron los moldes de la cabina. Las películas tratadas con luz UV obtenidas se separaron de los portaobjetos de vidrio y del molde y se utilizaron en distintas caracterizaciones. El diagrama de flujo 1 muestra el procedimiento esquemático de la preparación de películas de materiales compuestos poliméricos de PNC con CsPbl3 estables y sumamente luminiscentes. Se etiquetaron las muestras poliméricas preparadas según el porcentaje de cada componente de la mezcla, con el código de etiquetado (BA:IBA: DBA:FI:NCP:a-TCP). In a UV cabinet, a set of transparent glass molds, each with 1 ml of the cooled mixture, was placed at the treatment temperature (selected within the range of 30 to 60 °C). After the selected residence time (40 min to 90 min), the molds were removed from the cabin. Light treated films UV obtained were separated from the glass slides and the mold and used in different characterizations. Flowchart 1 shows the schematic procedure of the preparation of stable and highly luminescent CsPbl 3 PNC polymer composite films. The prepared polymer samples were labeled according to the percentage of each component of the mixture, with the labeling code (BA:IBA: DBA:FI:NCP:a-TCP).
Se caracterizaron las películas de poliacrilato resultantes que contenían distintos porcentajes (% en peso) de n-butilacrilato e ¡sobornilacrilato y que contenían perovskita pasivada (TCP@CsPbl3) o perovskita no pasivada (CsPbl3). Los mejores resultados se obtuvieron para el material polimérico con un 7 % en peso de entrecruzante, 1 ,5 % en peso de iniciador UV y perovskita pasivada (1 ,5 % en peso de PNC con CsPbl3 y 0,15 M de a-TCP (0,15 M en el interior de los nanocristales). The resulting polyacrylate films containing different percentages (wt %) of n-butylacrylate and ísobornylacrylate and containing passivated perovskite (TCP@CsPbl 3 ) or non-passivated perovskite (CsPbl 3 ) were characterized. The best results were obtained for the polymeric material with 7% by weight of crosslinker, 1.5% by weight of UV initiator and passivated perovskite (1.5% by weight of PNC with CsPbl 3 and 0.15 M of a- TCP (0.15 M inside the nanocrystals).
Ejemplo 4: Preparación de películas de materiales compuestos poliméricos de PNC de TeiCsaSnCk pasivados con TCP estables v muy luminiscentes Example 4: Preparation of stable and highly luminescent TCP-passivated TeiCsaSnCk PNC polymeric composite films
Se emplearon monómeros de butilacrilato (BA, Sigma-Aldrich) e ¡sobornilacrilato (IBA, Sigma-Aldrich), como matriz de los especímenes compuestos, y 1 ,4-butanodioldiacrilato (DBA, Sigma-Aldrich), como agente entrecruzante, así como el iniciador UV óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina (TPO, Sigma-Aldrich), sin una purificación posterior. En un vial oscuro, los PNC de Te:Cs2SnCI6 se secaron en condiciones de vacío y a temperatura ambiente para eliminar el disolvente y se volvieron a dispersar en metanol (MeOH) y posteriormente, fueron secados nuevamente en condiciones de vacío para eliminar el disolvente. Se incorporaron porcentajes de a-TCP seguido de una vigorosa agitación vorticial para obtener una mezcla homogénea. Con el fin de realizar el tratamiento con luz UV, se preparó el material compuesto acrílico siguiendo el procedimiento siguiente: una vez que los PNC de TeiCsaSnCk estuvieron secos y se pasivaron con a-TCP, la mezcla se dispersó en BA con agitación continua suave. A continuación, se añadió a la mezcla un peso preseleccionado de monómero IBA, y la nueva disolución se mantuvo en agitación magnética constante durante 30 min a 40 °C. Los monómeros acrílicos se mezclaron con la cantidad necesaria del agente entrecruzante y el fotoiniciador (Pl) con la ayuda de un agitador magnético durante 30 min a temperatura ambiente. A continuación, las dispersiones obtenidas se guardaron en la nevera durante un mínimo de 15 minutos antes del tratamiento. Las matrices monoméricas acrílicas que contienen 0-20,0 % molar del agente entrecruzante y 0, 3-3,0 % en peso del iniciador UV se mezclaron con 0-10,0 % en peso de perovskita seca sin plomo: Te:Cs2SnCI6 (perovskita emisora de luz amarilla). La solución enfriada se trató con UV mediante distintos procedimientos: impresión 3D MSLA, impresión de inyección de tinta y procedimiento de deposición de película. Monomers of butylacrylate (BA, Sigma-Aldrich) and isobornylacrylate (IBA, Sigma-Aldrich) were used as a matrix of the composite specimens, and 1,4-butanedioldiacrylate (DBA, Sigma-Aldrich) as a cross-linking agent, as well as the UV initiator diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (TPO, Sigma-Aldrich), without further purification. In a dark vial, Te:Cs 2 SnCl 6 PNCs were dried under vacuum conditions at room temperature to remove the solvent and redispersed in methanol (MeOH) and subsequently dried again under vacuum conditions to remove the solvent. solvent. Percentages of a-TCP were incorporated followed by vigorous vortexing to obtain a homogeneous mixture. In order to perform UV light treatment, the acrylic composite was prepared by following the following procedure: Once the TeiCsaSnCk PNCs were dry and passivated with a-TCP, the mixture was dispersed in BA with continuous gentle stirring. Next, a preselected weight of IBA monomer was added to the mixture, and the new solution was kept under constant magnetic stirring for 30 min at 40 °C. The acrylic monomers were mixed with the required amount of cross-linking agent and photoinitiator (Pl) with the help of a magnetic stirrer for 30 min at room temperature. The dispersions obtained were then stored in the refrigerator for a minimum of 15 minutes before treatment. The acrylic monomeric matrices containing 0-20.0 mol% of the cross-linking agent and 0.3-3.0 wt% of the UV initiator were mixed with 0-10.0 wt% of dry lead-free perovskite: Te:Cs 2 SnCI 6 (yellow light-emitting perovskite). The cooled solution was UV treated using different procedures: MSLA 3D printing, inkjet printing, and film deposition procedure.
Las formulaciones enfriadas se depositaron en un depósito de impresión para impresión MSLA (Elegoo MARS 2P). Las matrices monoméricas acrílicas modificadas que contenían un 0-20 % molar de agente entrecruzante y un 0-5,0 % en peso de perovskita pasivada se mezclaron con un 0, 3-3,0 % de iniciador UV. The cooled formulations were deposited in a printing reservoir for MSLA printing (Elegoo MARS 2P). The modified acrylic monomeric matrices containing 0–20 mol% cross-linking agent and 0–5.0 wt% passivated perovskite were mixed with 0.3–3.0% UV initiator.
Los mejores resultados se obtuvieron con el material polimérico que contenía un 5 % en peso de entrecruzante, 2,0 % en peso de iniciador UV y un 1 ,0 % en peso de PNC con CsPbh, en presencia de un 6,0 % en peso de perovskita pasivada sin plomo. The best results were obtained with the polymeric material containing 5% by weight of cross-linker, 2.0% by weight of UV initiator and 1.0% by weight of PNC with CsPbh, in the presence of 6.0% in lead-free passivated perovskite weight.
Las formulaciones enfriadas también se colocaron sobe portaobjetos de vidrio con una impresora de inyección de tinta equipada con un puente de tratamiento UV (Süsss Microtec). Las formulaciones se depositaron en una capa fina y, por último, se trataron con luz UV. Los mejores resultados se obtuvieron a partir del material polimérico que contenía un 2,5 % en peso de entrecruzante, 1 ,5 % en peso de iniciador UV y un 2,5 % en peso de PNC con CsPbl3, en presencia de TCP (TCP@PNC). The cooled formulations were also placed on glass slides with an inkjet printer equipped with a UV treatment bridge (Süsss Microtec). The formulations were deposited in a thin layer and finally treated with UV light. The best results were obtained from the polymeric material containing 2.5% by weight of cross-linker, 1.5% by weight of UV initiator and 2.5% by weight of PNC with CsPbl 3 , in the presence of TCP ( TCP@PNC).
Las películas de poliacrilatos resultantes, que contenían distintos porcentajes (% en peso) de n-butilacrilato e ¡sobornilacrilato, en presencia de perovskita pasivada (TCP@Te:Cs2SnCle) o perovskita no pasivada (TeiCsaSnCk) también se trataron a la temperatura seleccionada (en un intervalo de 30 °C a 60 °C), con un tiempo de permanencia seleccionado (40 min a90 min) y caracterizado. Los mejores resultados se obtuvieron a partir del material polimérico que contenía un 7 % en peso de entrecruzante, 2,0 % en peso de iniciador UV y un 4,5 % en peso de perovskita pasivada. The resulting polyacrylate films, which contained different percentages (wt %) of n-butylacrylate and ¡sobornylacrylate, in the presence of passivated perovskite (TCP@Te:Cs2SnCle) or non-passivated perovskite (TeiCsaSnCk) were also treated at the selected temperature ( in a range of 30 °C to 60 °C), with a residence time selected (40 min to 90 min) and characterized. The best results were obtained from the polymeric material containing 7 wt % cross-linker, 2.0 wt % UV initiator and 4.5 wt % passivated perovskite.
Cálculos teóricos Theoretical calculations
Se estudiaron teóricamente las nanopartículas y los ligandos con CP2k, un programa informático diseñado para llevar a cabo los cálculos de la teoría del funcional de la densidad (DFT, por sus siglas en inglés), basada en una combinación de ondas planas y funciones gaussianas (Hutter, J. et al. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science 2014, 4 (1), 15-25; Giansante, C. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2017, 8 (20), 5209-5215). En concreto, para generar los pseudopotenciales, se usó el enfoque de Perdew-Burke-Ernerhof (PBE) (Perdew, J. P. et al. Physical Review Letters 1996, 77 (18), 3865-3868), un conjunto de bases de valencia doble-zeta aumentada con funciones de polarización (DZVP, por sus siglas en inglés) y polarización de espín. Se relajaron geométricamente con este código las posiciones atómicas en todos los sistemas, hasta que las fuerzas de cada núcleo llegaron a reducirse a menos de 0,003 Ha/ao, donde 0 es el radio de Bohr. Además, se separaron los nanocristales cúbicos unos de otros con espacios vacíos de 12 Á para reducir al máximo las interacciones recíprocas. La fórmula química balanceada electrónicamente de la nanopartícula neta, de 31 Á de tamaño, es (CsPbls)i25 (Csl)?5, que produce bandas energéticas prohibidas puras sin estados de atrapamiento en la superficie (Giansante, C. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2017, 8 (20), 5209-5215; Voznyy, O.; Thon, S. M. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2013, 4 (6), 987-992). The nanoparticles and ligands were studied theoretically with CP2k, a computer program designed to perform density functional theory (DFT) calculations, based on a combination of plane waves and Gaussian functions ( Hutter, J. et al. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science 2014, 4 (1), 15-25; Giansante, C. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2017, 8 (20), 5209-5215). Specifically, to generate the pseudopotentials, the Perdew-Burke-Ernerhof (PBE) approach was used (Perdew, JP et al. Physical Review Letters 1996, 77 (18), 3865-3868), a set of bases of double valence -zeta augmented with polarization (DZVP) and spin polarization functions. The atomic positions in all systems were geometrically relaxed with this code, until the forces of each nucleus were reduced to less than 0.003 Ha/yr, where 0 is the Bohr radius. Furthermore, the cubic nanocrystals were separated from each other with void spaces of 12 Á to minimize reciprocal interactions. The electronically balanced chemical formula of the net nanoparticle, 31 Á in size, is (CsPbls)i25 (Csl)?5, which produces pure energy band gaps without surface trapping states (Giansante, C. et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2017, 8 (20), 5209-5215; Voznyy, O.; Thon, SM et al. The Journal of Physical Chemistry Letters 2013, 4 (6), 987-992).
Caracterización de soluciones coloidales de PNC de CsPbh pasivados con TCPCharacterization of TCP-passivated CsPbh PNC colloidal solutions
La morfología de los PNC se analizó mediante microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HR-TEM, por sus siglas en inglés), con la utilización de un equipo LaB6 Jeol JEM 2100plus, que aplicó un sesgo de 200 kV, mientras se observaba la estructura cristalina de los PNC mediante patrones de difractometría electrónica de áreas seleccionadas (SAED). El tamaño de partícula medio de los PNC se obtuvo a partir de las imágenes de TEM con el programa informático ImageJ. Los perfiles de difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés) de los materiales se obtuvieron mediante un difractómetro D4 Endeavor de Bruker-AXS, con una fuente de radiación Cu Ka (A = 1 ,54056 Á). Las mediciones de fotoluminiscencia (PL) en estado de equilibrio y con resolución temporal se llevaron a cabo en soluciones compuestas y coloidales de PNC mediante un espectrofotómetro de fotoluminiscencia (Fluorolog 3-11 , Horiba). Para obtener la PL en el estado de equilibrio se empleó una excitación de la longitud de onda de 420 nm. La concentración de las muestras se estableció en 2 mg/ml'1 en hexano, con una cubeta de cuarzo de 10 x 10 mm. Las mediciones de la PL con resolución temporal se llevaron a cabo con láser pulsado a 405 nm (NanoLED-405L, <100 ps de amplitud de pulso, 1 MHz de frecuencia). El rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY) absoluto de los PNC se calculó con el equipo PLQY Absolute QY Measurement System C9920-02 de Hamamatsu, equipado con una esfera integradora, a una excitación de longitud de onda de 400 nm. Antes de realizar las mediciones, la absorbancia se estableció en un intervalo de alrededor de 0,4-0, 5, en el que estos valores son adecuados para lograr el PLQY máximo en las muestras. La composición química y el estado electrónico de la superficie de PQD se determinaron mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS, ESCA-2R, Scienta-Omicron). Los espectros se registraron con Al Ka monocromático = 1486,6 eV. Se registró la siguiente secuencia de espectros: espectros de análisis, C 1 s, Pb 4f, I 3d, O 1s y N 1s. Los espectros de análisis y de alta resolución se registraron con una energía de paso de 150 y 20 eV, respectivamente. La referencia para la escala de energía de enlace fue el carbono adventicio (284,8 eV). Para analizar los datos se empleó el programa de procesamiento CasaXPS (Casa software Ltd), y el análisis cuantitativo se efectuó con los factores de sensibilidad proporcionados por el fabricante. Las soluciones coloidales de PNC se analizaron con espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), con el espectrómetro Bruker Avance III HD a una frecuencia 1H de funcionamiento de 400 MHz, a 298 K. Los espectros 1H se analizaron con el programa MestReNova. The morphology of the PNCs was analyzed by high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), using a LaB6 Jeol JEM 2100plus equipment, which applied a bias of 200 kV, while observing the crystalline structure of PNCs using selected area electron diffractometry (SAED) patterns. The average particle size of PNCs was obtained from the TEM images using ImageJ software. The X-ray diffraction (XRD) profiles of the materials were obtained using a Bruker-AXS D4 Endeavor diffractometer, with a Cu Ka radiation source (A = 1.54056 Á). Steady-state and time-resolved photoluminescence (PL) measurements were carried out on PNC composite and colloidal solutions using a photoluminescence spectrophotometer (Fluorolog 3-11, Horiba). To obtain the PL in the equilibrium state, an excitation wavelength of 420 nm was used. The concentration of the samples was established at 2 mg/ml' 1 in hexane, with a 10 x 10 mm quartz cuvette. Time-resolved PL measurements were carried out with a pulsed laser at 405 nm (NanoLED-405L, <100 ps pulse width, 1 MHz frequency). The absolute photoluminescence quantum yield (PLQY) of PNCs was calculated using the PLQY Absolute QY Measurement System C9920-02 from Hamamatsu, equipped with an integrating sphere, at an excitation wavelength of 400 nm. Before taking measurements, the absorbance was set to a range of around 0.4-0.5, where these values are adequate to achieve the maximum PLQY in the samples. The chemical composition and electronic state of the PQD surface were determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCA-2R, Scienta-Omicron). Spectra were recorded with monochromatic Al Ka = 1486.6 eV. The following sequence of spectra was recorded: analysis spectra, C 1 s, Pb 4f, I 3d, O 1s and N 1s. Analysis and high-resolution spectra were recorded with a pass energy of 150 and 20 eV, respectively. The reference for the binding energy scale was adventitious carbon (284.8 eV). To analyze the data, the CasaXPS processing program (Casa software Ltd) was used, and the quantitative analysis was carried out with the sensitivity factors provided by the manufacturer. The PNC colloidal solutions were analyzed with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, with the Bruker Avance III HD spectrometer at a 1 H operating frequency of 400 MHz, at 298 K. The 1 H spectra were analyzed with the MestReNova program.
Caracterización de materiales compuestos de CsPbh pasivados con TCP Characterization of TCP Passivated CsPbh Composite Materials
La temperatura de transición vitrea (Tg) de las muestras poliméricas se evaluó mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). Las medidas de DSC se llevaron a cabo en un equipo Mettler Toledo DSC2, y los resultados se analizaron con el programa STARe versión 6.01. El calibrado del equipo DSC se realizó con indio y zinc de gran pureza. Se pesaron entre seis y ocho miligramos de las muestras en crisoles de aluminio de DSC con tapas herméticamente selladas y perforadas de aluminio, de todos los experimentos se analizaron tres replicados. Los experimentos se realizaron bajo flujo de nitrógeno de 50 ml/min. Todas las muestras se sometieron a un barrido de DSC dinámico desde -70 hasta 250 °C a 10 °C/min, para determinar la temperatura de transición vitrea de los materiales tratados. Como valor de la Tg se tomó la temperatura correspondiente al inicio de la transición. The glass transition temperature (Tg) of the polymer samples was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC). DSC measurements were carried out on a Mettler Toledo DSC2 device, and the results were analyzed with the STARe version 6.01 program. The calibration of the DSC equipment was carried out with high purity indium and zinc. Six to eight milligrams of the samples were weighed into DSC aluminum crucibles with hermetically sealed and perforated aluminum lids; three replicates of all experiments were analyzed. The experiments were performed under nitrogen flow of 50 ml/min. All samples were subjected to a dynamic DSC scan from -70 to 250 °C at 10 °C/min, to determine the glass transition temperature of the treated materials. The temperature corresponding to the beginning of the transition was taken as the Tg value.
Resultados y exposición Results and exhibition
Con el fin de abordar el modo en el que el a-TCP afecta a las propiedades intrínsecas y la estabilidad de los PNC, añadimos distintas concentraciones molares de esta vitamina a dos tipos distintos de muestras de PNC de CsPbh: (i) PNC recién preparados (P1) y (¡i) el mismo material envejecido previamente durante 1 mes (P2), en el que se preveía el deterioro de sus características de PL (a partir de ahora denominados X-T@P1 y X- T@P2, respectivamente, donde X es la concentración molar del a-TCP utilizado en la preparación de los PNC pasivados). En la figura 1a,b se muestran las imágenes típicas de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de la muestra de P1 en ausencia de a-TCP (0-T@P1) el día 0 y 0,15-T@P1 trasncurridos dos meses, respectivamente. Los dos materiales muestran una morfología nanocúbica, con un tamaño de partícula medio de alrededor de 11 ,7 y 10,1 nm, respectivamente. Este dato es indicativo de que las muestras de PNC se encuentran en un régimen de confinamiento cuántico, teniendo en cuenta que el diámetro de Bohr del CsPbl3 es de 12 nm (Kovalenko, M. V. et al. Nano Letters 2015, 15 (6), 3692-3696). Las mediciones de TEM de alta resolución (HR, por sus siglas en inglés) revelan información de la estructura cristalina de los PNC después de la adición de la vitamina, en concreto, los patrones de difractometría de las áreas seleccionadas (SAED) (figura 2). En los dos casos, se identificaron las distancias interplanares características de la fase cúbica (ICSD 161481) de la estructura de perovskita, lo que indica que la presencia de a-TCP no promueve ninguna transformación de la fase. Se observó el 0-T@P1 en transición de la fase a a la 5 en ausencia de a-TCP después de 20 días de exposición a condiciones ambientales (véase la figura 3). Por lo tanto, la inclusión de a-TCP estabiliza de forma eficiente la fase cúbica fotoactiva. Es más, un tamaño de partícula menor que se observó en la muestra de 0, 15- T@P1 sugiere que el a-TCP facilitó la pasivación de un ligando de superficie, lo que explica una mejor monodispersión y una menor distribución del tamaño, en comparación con los nanocñstales en estado primario (figura 4). Además, en la figura 1C se muestra el espectro de fotoluminiscencia (PL) de 0-T@P1 (el día 0) y 0,15-T@P1 expuesto a condiciones ambientales durante 2 meses. En este caso, la intensidad de PL es mayor en el caso de los PNC en presencia de la vitamina. Esta característica indica que se ve favorecida la recombinación radiativa del portador, por lo que se puede inducir que algunos defectos de superficie provocados por la extracción de los ligandos anteriores pueden interactuar con el a-TCP y, de este modo, potenciar las características fotofísicas de los nanocñstales. In order to address how a-TCP affects the intrinsic properties and stability of PNCs, we added different molar concentrations of this vitamin to two different types of CsPbh PNC samples: (i) freshly prepared PNCs (P1) and (i) the same material previously aged for 1 month (P2), in which the deterioration of its PL characteristics was expected (hereinafter referred to as XT@P1 and X-T@P2, respectively, where X is the molar concentration of a-TCP used in the preparation of the passivated PNC). Typical images are shown in Figure 1a,b. Transmission electron microscopy (TEM) of the P1 sample in the absence of a-TCP (0-T@P1) on day 0 and 0.15-T@P1 after two months, respectively. The two materials show a nanocubic morphology, with an average particle size of around 11.7 and 10.1 nm, respectively. This data is indicative that the PNC samples are in a quantum confinement regime, taking into account that the Bohr diameter of CsPbl 3 is 12 nm (Kovalenko, MV et al. Nano Letters 2015, 15 (6), 3692-3696). High-resolution (HR) TEM measurements reveal information on the crystal structure of PNCs after vitamin addition, specifically, selected area diffractometry (SAED) patterns (Figure 2 ). In both cases, the characteristic interplanar distances of the cubic phase (ICSD 161481) of the perovskite structure were identified, indicating that the presence of a-TCP does not promote any phase transformation. 0-T@P1 was observed transitioning from a to 5 phase in the absence of a-TCP after 20 days of exposure to ambient conditions (see Figure 3). Therefore, the inclusion of a-TCP efficiently stabilizes the photoactive cubic phase. Furthermore, a smaller particle size observed in the 0.15-T@P1 sample suggests that a-TCP facilitated the passivation of a surface ligand, which explains better monodispersity and a smaller size distribution, compared to the nanocñstals in the primary state (figure 4). Additionally, the photoluminescence (PL) spectrum of 0-T@P1 (on day 0) and 0.15-T@P1 exposed to ambient conditions for 2 months is shown in Figure 1C. In this case, the intensity of PL is higher in the case of PNC in the presence of the vitamin. This characteristic indicates that the radiative recombination of the carrier is favored, so it can be inferred that some surface defects caused by the extraction of the previous ligands can interact with the a-TCP and, in this way, enhance the photophysical characteristics of nanocñstals.
En la figura 1 D se muestran los patrones típicos de XRD de X-T@P1 después de 2 meses de exposición a condiciones ambientales. También se obtuvo el perfil de XRD de 0-T@P1 con fines comparativos. Todos los materiales mostraron dos picos máximos principales, asociados a los planos (100) y (200). Estas señales se corresponden con la fase cúbica de la perovskita de yodo, lo que coincide con los patrones SAED obtenidos mediante HR-TEM (figura 2). Al comparar la fase inactiva amarilla del material (véase más adelante), que muestra la fase 5 ortorrómbica (ICSD 27979) sin la adición de la vitamina, la presencia de la fase a negra en las muestras modificadas envejecidas es indicativo de que el a-TCP inhibe la transformación rápida de la fase a a la 5. Además, los picos máximos de XRD están desplazados hacia ángulos de Bragg más altos en presencia de a-TCP, atribuidos a una contracción reticular. En esta etapa, podemos concluir que el retraso de la transición de la fase cristalina se ve favorecida por la obstaculización de la inclinación octaédrica por parte de la estructura de perovskita, mediada por el recubrimiento del ligando por parte del a-TCP. Typical XRD patterns of XT@P1 after 2 months of exposure to ambient conditions are shown in Figure 1 D. The XRD profile of 0-T@P1 was also obtained for comparison purposes. All materials showed two main maximum peaks, associated with the (100) and (200) planes. These signals correspond to the cubic phase of the iodine perovskite, which coincides with the SAED patterns obtained by HR-TEM (Figure 2). When comparing the yellow inactive phase of the material (see below), which shows orthorhombic phase 5 (ICSD 27979) without the addition of the vitamin, the presence of the black a phase in the aged modified samples is indicative that the a- TCP inhibits the rapid transformation from phase a to phase 5. Furthermore, the maximum XRD peaks are shifted towards higher Bragg angles in the presence of a-TCP, attributed to a lattice contraction. At this stage, we can conclude that the delay of the crystalline phase transition is favored by the hindrance of the octahedral tilt by the perovskite structure, mediated by the coating of the ligand by the α-TCP.
Mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS, por sus siglas en inglés) se investigó la influencia del a-TCP en las propiedades, el medio químico y la composición de la superficie de PNC de CsPbl3 emisores de luz roja. Para ello, se realizaron mediciones de XPS en muestras de 0-T@PNC-1 y 0,15-T@PNC-1 en distintos puntos temporales de envejecimiento (a los 0 y los 60 días). Mediante la obtención de los espectros de análisis de los materiales, los inventores pudieron identificar la presencia de C, N, O, Cs, Pb y I (figura 6). En la tabla 1 se muestra la composición química correspondiente: The influence of a-TCP on the properties, chemical medium, and surface composition of red light-emitting CsPbl 3 PNCs was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). To this end, XPS measurements were carried out on samples of 0-T@PNC-1 and 0.15-T@PNC-1 at different aging time points (0 and 60 days). By obtaining the analysis spectra of the materials, the inventors were able to identify the presence of C, N, O, Cs, Pb and I (Figure 6). Table 1 shows the corresponding chemical composition:
Tabla 1. Composición químico-atómica de las muestras de 0-T@P1 y 0,15-T@P1 en distintos puntos temporales de envejecimiento (0 y 60 días).
Figure imgf000023_0001
Table 1. Chemical-atomic composition of the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples at different aging time points (0 and 60 days).
Figure imgf000023_0001
En la figura 5a se muestra el espectro 3d de XPS de alta resolución (HR) del Cs de las muestras de 0-T@P1 y 0,15-T@P1 , donde se representan dos dobletes característicos de -724/738 eV. Estas señales son representativas de los niveles centrales de Cs 3d5/2 y Cs 3d3/2 de las especies de Cs+ que se encuentran dentro de la estructura CsPbl3. Además, los dobletes Cs 3d se desplazaron a energías de enlace (BE, por sus siglas en inglés) superiores tras la adición de a-TCP. Sugerimos que esta tendencia está relacionada con la compensación de la deficiencia de haluros por el oxígeno procedente del a-TCP. Es más, las muestras de 0-T@P1 y 0,15-T@P1 con distintos tiempos de envejecimiento muestran una deficiencia de Cs+, surgida como resultado de las reacciones producidas durante la síntesis de los PNC y que tiene como resultado una alteración de la estequiometría de la superficie de los PNC. Esta deficiencia se complementa con la presencia de especies de yoduro de oleilamonio generadas en la reacción de la mezcla, que media la estabilización de los PNC. No obstante, la creación de este tipo de defectos podría explicar por qué el 0-T@P1 tiene tendencia a sufrir la transformación de la fase a a la 5 en un par de días, con lo que pierde sus características ópticas. Cabe destacar el hecho de que 0,15-T@P1 sigue presentando las características de emisión de luz roja transcurridos 2 meses, lo que indica que el a-TCP mejora la estabilidad frente a las condiciones ambientales tras el proceso de pasivación con el ligando. Figure 5a shows the 3d high-resolution (HR) XPS spectrum of the Cs of the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples, where two characteristic doublets of -724/738 eV are represented. These signals are representative of the core Cs 3d 5 /2 and Cs 3d 3 /2 levels of the Cs + species found within the CsPbl 3 structure. Furthermore, the Cs 3d doublets were shifted to higher binding energies (BEs) upon the addition of a-TCP. We suggest that this trend is related to the compensation of the halide deficiency by oxygen from of a-TCP. Furthermore, the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples with different aging times show a Cs + deficiency, arising as a result of the reactions produced during the synthesis of the PNC and resulting in a alteration of the stoichiometry of the surface of the PNC. This deficiency is complemented by the presence of oleylammonium iodide species generated in the mixture reaction, which mediates the stabilization of the PNCs. However, the creation of this type of defects could explain why 0-T@P1 has a tendency to undergo the transformation from phase a to phase 5 in a couple of days, thus losing its optical characteristics. It is worth highlighting the fact that 0.15-T@P1 continues to present the characteristics of red light emission after 2 months, which indicates that a-TCP improves stability against environmental conditions after the passivation process with the ligand. .
En la figura 5b se muestran los espectros de HR-XPS I 3d de los materiales a base de 0-T@P1 y 0,15-T@P1. Se observa la presencia de la típica escisión de I 3ds/2 de la órbita del espín y los picos máximos de I 3ds/2 a -618,3/630 eV, que corresponden a las especies de yodo de la composición octaédrica [Pble] de los PNC. De igual modo que los dobletes de Cs 3d, también se observó un desplazamiento a BE más altas en los picos máximos de I 3d en presencia de a-TCP. Puesto que el oxígeno muestra una mayor electronegatividad que el yodo, este hecho permite deducir de nuevo que las especies de oxígeno procedentes del a-TCP ocupan las vacantes de haluros de los PNC, creando nuevos enlaces O-Pb-I. Además, el contenido de yodo de 0,15-T@P1 después de 2 meses de envejecimiento disminuye ligeramente con respecto a 0-T@P1 tras el mismo período de tiempo. Este hecho permite deducir que el a-TCP impide la escisión de las especies de yodo de los PNC, lo que es fundamental para ofrecer estabilidad a la estructura de los nanocristales. The 3d HR-XPS I spectra of the materials based on 0-T@P1 and 0.15-T@P1 are shown in Figure 5b. The presence of the typical cleavage of I 3ds/2 from the spin orbit and the maximum peaks of I 3ds/2 at -618.3/630 eV are observed, which correspond to the iodine species of the octahedral composition [Pble] of the NCPs. Similar to the Cs 3d doublets, a shift to higher BEs was also observed in the maximum peaks of I 3d in the presence of a-TCP. Since oxygen shows a greater electronegativity than iodine, this fact allows us to deduce again that the oxygen species from a-TCP occupy the halide vacancies of the PNC, creating new O-Pb-I bonds. Furthermore, the iodine content of 0.15-T@P1 after 2 months of aging decreases slightly compared to 0-T@P1 after the same period of time. This fact allows us to deduce that a-TCP prevents the cleavage of the iodine species of the PNCs, which is essential to provide stability to the nanocrystal structure.
En la figura 7c se muestra los espectros de HR-XPS 4f para las muestras de 0-T@P1 y 0,15-T@P1 , tanto el día 0 como transcurridos 2 meses de envejecimiento. Queda demostrado que los niveles característicos del núcleo de Pb 4f?/2 y Pb 4fs/2 alcanzaron -138/143 eV, respectivamente, lo que muestra una variación de las BE hacia valores energéticos más altos como consecuencia de la incorporación dentro de los PNC de especies más electronegativas. Si nos fijamos en la composición química que se muestra en la tabla 1 , 0-T@P1 el día 0 muestra un contenido inicial de oxígeno, además de la ausencia de Pb no coordinado. Esto se ha relacionado con el empleo de MeOAc como antidisolvente durante el lavado de los PNC, que elimina especies sin reaccionar tras la síntesis y la pasivación de algunos defectos en los haluros de la perovskita a través de los aniones COO-. Por consiguiente, todas las muestras de PNC con o sin a- TCP deben presentar la misma densidad de oxígeno inicial, entendida como las relaciones de oxígeno respecto al yodo total y de oxígeno respecto al plomo total (Ototai/(l+Ototai) y Ototai/(Pb+Ototai), respectivamente (figura 7d). No obstante, la adición de a-TCP provoca el aumento de estas relaciones respecto de sus valores iniciales correspondientes, y la más elevada en el caso de 0,15-T@P1 se alcanza a los 2 meses. En este punto, incluso la relación Ototai/(Pb+Ototai) presenta una ligera variación transcurridos 60 días de envejecimiento, la relación (Ototai/(l+Ototai) aumenta ampliamente, de modo semejante a lo que le sucedería un 0-T@P1 degradado durante el mismo período de tiempo de envejecimiento. No obstante, parece ser que el a-TCP conserva la integridad estructural de los PNC, retrasando la liberación de yodo de la superficie del material. Esta tendencia nos permite confirmar que todo el entorno químico de los PNC se modifica por la incorporación de un grupo oxigenado procedente de un a-TCP, por lo que se constata que este ligando está unido a la superficie de los PNC durante el tratamiento postsintético. Tal como se muestra a continuación, el anión fenolato del a-TCP es la especie de preferencia con la que esta vitamina se une a la superficie del material. Figure 7c shows the HR-XPS 4f spectra for the 0-T@P1 and 0.15-T@P1 samples, both on day 0 and after 2 months of aging. It is demonstrated that the characteristic levels of the core of Pb 4f?/2 and Pb 4fs/2 reached -138/143 eV, respectively, which shows a variation of the BE towards higher energy values as a consequence of the incorporation within the PNC of more electronegative species. If we look at the chemical composition shown in Table 1, 0-T@P1 on day 0 shows an initial oxygen content, in addition to the absence of uncoordinated Pb. This has been related to the use of MeOAc as an antisolvent during PNC washing, which eliminates unreacted species. after the synthesis and passivation of some defects in the perovskite halides through the COO- anions. Consequently, all PNC samples with or without a-TCP must present the same initial oxygen density, understood as the ratios of oxygen to total iodine and oxygen to total lead (Ototai/(l+Ototai) and Ototai /(Pb+Ototai), respectively (figure 7d). However, the addition of a-TCP causes the increase of these ratios with respect to their corresponding initial values, and the highest in the case of 0.15-T@P1 is reached after 2 months. At this point, even the ratio Ototai/(Pb+Ototai) presents a slight variation after 60 days of aging, the ratio (Ototai/(l+Ototai) increases widely, similar to what a degraded 0-T@P1 would follow during the same aging time period. However, it appears that a-TCP preserves the structural integrity of the PNCs, delaying the release of iodine from the surface of the material. This trend tells us allows us to confirm that the entire chemical environment of the PNC is modified by the incorporation of an oxygenated group from an a-TCP, so it is confirmed that this ligand is bound to the surface of the PNC during the postsynthetic treatment. As shown below, the phenolate anion of a-TCP is the preferred species with which this vitamin binds to the surface of the material.
Teniendo en cuenta que los ligandos de encapsulation de cadena larga se liberan de los PNC durante el proceso de envejecimiento, se prevé que se forme un material muy defectuoso, lo que provoca la distorsión estructural y la posible pérdida de las características ópticas. Por tanto, la adición de un posible ligando que proporcione una pasivación adecuada del ligando a los PNC recién preparados y restaure las propiedades intrínsecas de los envejecidos es fundamental para producir muestras de alta calidad y estabilidad prolongada. Con esta premisa en mente, se estudió la influencia del a-TCP en las propiedades fotofísicas de los PNC de CsPbh mediante la adición de diferentes concentraciones de esta vitamina a muestras recién preparadas y envejecidas (denominadas anteriormente X-T@P1 and X-T@P2, respectivamente). Posteriormente, se midió su rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY) correspondiente en condiciones ambientales y una humedad de alrededor del 60 %. Tal como se puede apreciar en las figuras 3a, b, las muestras de PLQY de X-T@P1 and X- T@P2 alcanzan el valor máximo de ~98 y 100 %, respectivamente, después de 6 días en presencia de a-TCP. Estos valores se obtuvieron aumentando el contenido de esta vitamina hasta un máximo de 0,15 M en los dos casos. A continuación, el PLQY disminuye tras la adición de un exceso de este compuesto orgánico. Teniendo en cuenta el hecho de que la muestra de 0-T@P1 presenta un PLQY inicial elevado de alrededor del 91 %, se puede deducir que el a-TCP no solo restringe la transformación de la fase a a la 5 en el material, sino que, además, maximiza la recombinación radiativa como ruta principal para guiar la relajación de portador. Este efecto se ha observado previamente con el uso de otros ligandos orgánicos, como los ligandos zwitteriónicos bidentados de bromuro de didodecildimetilamonio (DDAB), que compensan o suprimen defectos estructurales de la superficie de los PNC. No obstante, estas especies no poseen la capacidad de restaurar las propiedades intrínsecas de los PNC emisores de luz roja envejecidos en un tratamiento postsintético, a parte de la existencia de un cierto grado de toxicidad. Por consiguiente, proponemos que la vitamina a-TCP, que puede aislarse a partir de fuentes naturales, como frutas, verduras, semillas, etc., no solo es capaz de promover la pasivación de los defectos de superficie en los PNC recién preparados mediante la creación de un recubrimiento de la superficie del material, sino que también restaura la vida útil de las propiedades de PL de las muestras envejecidas compensando los defectos estructurales (con la supresión de trampas de recombinación no radiativa). El efecto de pasivación de ligandos con a-TCP resulta más evidente al destacar el PLQY de las muestras X-T@P2, que se mejoró con respecto al material 0-T@P2, que presentaba un valor inicial bajo de alrededor del 48 %. Este hecho nos permite inferir de nuevo que el a-TCP media en la restauración de la superficie de los PNC (planteamos que la vitamina compensa la deficiencia de yodo), lo que resulta en una estructura menos defectuosa desde su propio núcleo. No obstante, el exceso de vitamina también podría alterar la estequiometría de la perovskita y, con ello, afectar a su propia estructura y propiedades fotofísicas. Considering that long-chain encapsulation ligands are released from PNCs during the aging process, a highly defective material is expected to form, leading to structural distortion and possible loss of optical characteristics. Therefore, the addition of a potential ligand that provides adequate ligand passivation to the freshly prepared PNCs and restores the intrinsic properties of the aged ones is essential to produce samples of high quality and long-term stability. With this premise in mind, the influence of a-TCP on the photophysical properties of CsPbh PNCs was studied by adding different concentrations of this vitamin to freshly prepared and aged samples (previously named XT@P1 and XT@P2, respectively). ). Subsequently, their corresponding photoluminescence quantum yield (PLQY) was measured under ambient conditions and humidity of around 60%. As can be seen in Figures 3a, b, the PLQY samples of XT@P1 and X- T@P2 reach the maximum value of ~98 and 100%, respectively, after 6 days in the presence of a-TCP. These values were obtained by increasing the content of this vitamin to a maximum of 0.15 M in both cases. The PLQY then decreases upon addition of an excess of this organic compound. Given The fact that the 0-T@P1 sample has a high initial PLQY of around 91%, it can be deduced that a-TCP not only restricts the transformation of the a to 5 phase in the material, but also , maximizes radiative recombination as the primary route to guide carrier relaxation. This effect has been previously observed with the use of other organic ligands, such as bidentate zwitterionic didodecyldimethylammonium bromide (DDAB) ligands, which compensate or suppress structural defects on the surface of PNCs. However, these species do not have the ability to restore the intrinsic properties of aged red light-emitting PNCs in a postsynthetic treatment, apart from the existence of a certain degree of toxicity. Therefore, we propose that vitamin a-TCP, which can be isolated from natural sources such as fruits, vegetables, seeds, etc., is not only able to promote the passivation of surface defects in freshly prepared PNCs by creation of a coating of the material surface, but also restores the lifetime of PL properties of aged samples by compensating for structural defects (with the suppression of non-radiative recombination traps). The ligand passivation effect with a-TCP is more evident by highlighting the PLQY of the XT@P2 samples, which was improved with respect to the 0-T@P2 material, which had a low initial value of around 48%. This fact allows us to infer again that a-TCP mediates the restoration of the surface of the PNC (we propose that the vitamin compensates for the iodine deficiency), resulting in a less defective structure from its own nucleus. However, excess vitamin could also alter the stoichiometry of the perovskite and, thus, affect its own structure and photophysical properties.
Se prevé que se prolongue la estabilidad de los materiales mediante la pasivación del ligando de los PNC de CsPbh. En los dos casos, X-T@P1 y X-T@P2 con la mejor composición de a-TCP (0,15 M) presentan una reducción del PLQY de ~8 y 23 % respecto a su valor inicial, respectivamente, transcurridos 2 meses (figura 8). La tendencia del PLQY estimado de las muestras de X-T@P1 y X-T@P2 se puede demostrar en la figura 9, donde se logró un comportamiento vulcaniano, con un PLQY máximo alcanzado con a-TCP 0,15 M. Con la restricción de la aparición de vacantes de haluros (supresión de la vía no radiativa), se puede inhibir la inclinación octaédrica, conservando la fase negra, a diferencia de los PNC en ausencia de a-TCP, donde la transformación de la fase a a la ó se corrobora con el mismo período de tiempo de envejecimiento por una característica de emisión prácticamente inexistente. Estos resultados concuerdan favorablemente con los patrones de XRD obtenidos en los PNC en ausencia y presencia de a-TCP durante este período de tiempo, donde se estableció la estabilización de la fase negra en los PNC modificados con la vitamina. Por otra parte, analizamos el mecanismo de las dinámicas recombinantes de X-T@P1 y X-T@P2 en presencia de a-TCP antes y transcurridos 60 días en condiciones ambientales, mediante las mediciones de la PL con resolución temporal (TRPL). Recopilamos sus tiempos de vida media de los electrones, Tavg, mediante el ajuste de los espectros de decaimiento de PL con una ecuación biexponencial, y = y0
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+ A7e~x '' . Tras la adición de la vitamina a la solución coloidal de los PNC y promover el proceso de envejecimiento, la Tavg más prolongada indica la demora de la recombinación del portador (figura 10, tabla 2). Posteriormente, dado el PLQY estimado y los valores de la Tavg, calculamos las constantes de decaimiento de la recombinación no radiativa, k y knr, respectivamente. Tal como se detalla en la tabla 2, kr se reduce por la presencia de a-TCP (figura 7c). Planteamos que este comportamiento está provocado por la compensación de las vacantes de yodo a través de los enlaces de oxígeno de la vitamina. De este modo, cuando las especies de oxígeno ayudan a la pasivación de los estados del atrapamiento formados por la aparición de vacantes de yodo, los estados O 2p se introducen en las cercanías de la banda de valencia máxima. Esto puede explicar el decrecimiento en la recombinación radiativa. Cabe destacar que, en comparación con una muestra 0-T@P2 envejecida el día 0 de las mediciones de estabilidad (knr más elevada), la adición de la vitamina a este tipo de material mejora su canal radiativo. Esto último está corroborado por la obtención de una km (figura 7c) y una relación km/kr (figura 7d) más bajas en 0,15- T@P2 en el mismo punto temporal de envejecimiento, que se aproxima a la knr más baja demostrada en el caso de 0,15-T@P1. Este hecho indica que el a-TCP reduce la densidad de los atrapamientos del portador no radiativo mediante la pasivación del oxígeno. Este resultado concuerda en gran medida con el aumento de las relaciones (Ototai/(l+Ototai) y Ototai/(Pb+Ototai) tras la adición del a-TCP (calculadas mediante XPS), lo que permite confirmar la compensación de la deficiencia de haluros por la introducción de oxígeno. Por consiguiente, concluimos que la pasivación de la superficie de los PNC con el tratamiento con a-TCP se lleva a cabo a través del enlace de oxígeno, que es capaz de fijar la estructura tan defectuosa de los PNC recién preparados y los envejecidos y que impide la transformación de la fase a a la 5 y restaurar sus características intrínsecas.
The stability of the materials is expected to be prolonged by ligand passivation of CsPbh PNCs. In both cases, XT@P1 and 8). The trend of the estimated PLQY of the XT@P1 and appearance of halide vacancies (suppression of the non-radiative pathway), the octahedral inclination can be inhibited, preserving the black phase, unlike PNCs in the absence of a-TCP, where the transformation of the aa phase or is corroborated with the same aging time period for a virtually non-existent emission characteristic. These results agree favorably with the XRD patterns obtained in the PNCs. in the absence and presence of a-TCP during this period of time, where the stabilization of the black phase was established in the PNC modified with the vitamin. Furthermore, we analyzed the mechanism of the recombinant dynamics of XT@P1 and XT@P2 in the presence of a-TCP before and after 60 days under ambient conditions, using time-resolved PL (TRPL) measurements. We collect their electron half-life times, T av g, by fitting the PL decay spectra with a biexponential equation, y = y 0
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+ A 7 e~ x ' ' . After adding the vitamin to the colloidal solution of PNCs and promoting the aging process, the longer T av g indicates the delay of carrier recombination (Figure 10, Table 2). Subsequently, given the estimated PLQY and T av g values, we calculate the nonradiative recombination decay constants, k and k nr , respectively. As detailed in Table 2, k r is reduced by the presence of a-TCP (Figure 7c). We propose that this behavior is caused by the compensation of iodine vacancies through the oxygen bonds of the vitamin. Thus, when oxygen species help the passivation of the trapping states formed by the appearance of iodine vacancies, the O 2p states are introduced in the vicinity of the maximum valence band. This may explain the decrease in radiative recombination. It should be noted that, compared to a 0-T@P2 sample aged on day 0 of the stability measurements (higher k n r), the addition of the vitamin to this type of material improves its radiative channel. The latter is corroborated by obtaining a lower k m (figure 7c) and a k m /k r ratio (figure 7d) by 0.15- T@P2 at the same aging time point, which is close to the lowest k nr demonstrated in the case of 0.15-T@P1. This fact indicates that a-TCP reduces the density of non-radiative carrier trapping through oxygen passivation. This result largely agrees with the increase in the ratios (Ototai/(l+Ototai) and Ototai/(Pb+Ototai) after the addition of a-TCP (calculated by XPS), which allows confirming the compensation of the deficiency of halides by the introduction of oxygen. Therefore, we conclude that the passivation of the surface of the PNCs with the treatment with a-TCP is carried out through the oxygen bond, which is capable of fixing the very defective structure of the Freshly prepared and aged PNC prevents the transformation from phase a to 5 and restores its intrinsic characteristics.
Tabla 2. Determinación de las constantes de la velocidad de decaimiento de la recombinación radiativa y no radiativa (kr y km, respectivamente) mediante el ajuste de los decaimientos de PL con resolución temporal de los PNC de CsPbh recién preparados y envejecidos, en ausencia y presencia del a-TCP de la figura 8 para una función biexponencial. Expresiones empleadas en los cálculos: Tavg = (ZA¡T¡2/ZA¡T¡), Tavg = 1/(kr+knr) y kr= (PLQY/Tavg). Los valores del PLQY se usaron en el intervalo 0-1.
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Table 2. Determination of radiative and nonradiative recombination decay rate constants (k r and k m , respectively) by fitting the time-resolved PL decays of freshly made CsPbh PNCs. prepared and aged, in the absence and presence of the a-TCP of Figure 8 for a biexponential function. Expressions used in the calculations: T av g = (ZA¡T¡ 2 /ZA¡T¡), T av g = 1/(k r +k nr ) and k r = (PLQY/T a vg). PLQY values were used in the range 0-1.
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A fin de proponer un mecanismo de pasivación del ligando de superficie mediado por el a-TCP, realizamos cálculos teóricos mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT), basados en una combinación de ondas planas y funciones gaussianas. Hemos investigado la capacidad del a-TCP para pasivar la superficie de los PNC con CsPbh, en comparación con el ácido oleico convencional, mediante el cálculo de sus BE en la superficie del cristal en presencia de una vacante de yodo. En el caso de la molécula de a-TCP mostrada en la figura 12a, hemos considerado dos situaciones de unión: en el primer caso, el ligando se une a un catión Pb de superficie por el átomo de oxígeno terminal del anillo fenólico (etiquetado como "I"), que libera su átomo de hidrógeno y ocupa la posición de una vacante de yodo; en el segundo caso, el ligando se aproxima al catión Pb de superficie por el átomo de oxígeno procedente del sitio epoxídico (etiquetado como "II"). En el caso de la estructura del ácido oleico, planteamos que los átomos de oxígeno se enlazan al mismo catión Pb de superficie a través de los aniones de carboxilato tras la liberación de su átomo de hidrógeno. Además, hemos calculado dos sistemas para cada una de las moléculas y situaciones de unión, compuestos por un nanocristal con una vacante de yodo más un ligando: en el primero, la molécula se sitúa por el punto cuántico (figura 12b); mientras que, en el segundo, el ligando está alejado de la superficie del punto (figura 12c). In order to propose a surface ligand passivation mechanism mediated by α-TCP, we performed theoretical calculations using density functional theory (DFT), based on a combination of plane waves and Gaussian functions. We have investigated the ability of a-TCP to passivate the surface of PNCs with CsPbh, compared to conventional oleic acid, by calculating their BEs on the crystal surface in the presence of an iodine vacancy. In the case of the a-TCP molecule shown in Figure 12a, we have considered two binding situations: in the first case, the ligand binds to a surface Pb cation by the terminal oxygen atom of the phenolic ring (labeled "I"), which releases its hydrogen atom and occupies the position of an iodine vacancy; in the second case, the ligand is approached to the surface Pb cation by the oxygen atom coming from the epoxy site (labeled “II”). In the case of the oleic acid structure, we propose that the oxygen atoms bond to the same surface Pb cation through the carboxylate anions after the release of its hydrogen atom. Furthermore, we have calculated two systems for each of the molecules and binding situations, composed of a nanocrystal with an iodine vacancy plus a ligand: in the first, the molecule is located by the quantum dot (figure 12b); while, in the second, the ligand is far from the dot surface (Figure 12c).
A partir de las energías totales de los dos sistemas anteriores, Eéontact y Eno_contact, respectivamente, hemos calculado las BE como E = Eno_contact -Econtact. En el caso de la molécula de ácido oleico (figura 11a), E = 2,91 eV. A continuación, el ligando a-TCP del caso de enlace "I" mostró una Eb = 1 ,96 eV y se formó un enlace covalente (figura 11b). No obstante, en el caso del ligando a-TCP del caso de enlace "II", Eb es negativa, y el proceso de pasivación es desfavorable desde el punto de vista termodinámico (figura 11c). El hecho de que la Eb de la molécula de ácido oleico unido a la superficie de los PNC sea superior a la del a-TCP del caso I es previsible dada su naturaleza alifática, que está asociada a un menor impedimento esférico en la superficie de los PNC, en comparación con la vitamina. No obstante, las BE calculadas sugieren, por una parte, que los PNC de CsPbh se pueden cubrir con los dos ligandos orgánicos y, por la otra, que el proceso de pasivación no implica el intercambio del ácido oleico por la vitamina. Esto se deduce porque el ácido oleico se acopla más fuertemente al cristal que el a-TCP y, por lo tanto, el intercambio del ligando resultaría desfavorable desde el punto de vista termodinámico. Una vez lograda la contribución química correspondiente de los PNC en ausencia (figura 11d) y presencia del a-TCP unido a la perovskita en el caso I (figura 11e), observamos que los estados O 2p son los nuevos niveles de energía de las bandas energéticas prohibidas intrabanda surgidas en los nanocristales. Estos estados se encuentran a 0,73 eV de la VB máxima, lo que demuestra que el oxígeno se introduce en las posiciones de los haluros. From the total energies of the two previous systems, Eéontact and E no _contact, respectively, we have calculated the BEs as E = E no _contact -Econtact. In the case of the oleic acid molecule (figure 11a), E = 2.91 eV. Next, the α-TCP ligand of bonding case “I” showed Eb = 1.96 eV and a covalent bond was formed (Figure 11b). However, in the case of the α-TCP ligand of the “II” binding case, E b is negative, and the passivation process is thermodynamically unfavorable (Figure 11c). The fact that the E b of the oleic acid molecule attached to the surface of the PNC is higher than that of the a-TCP in case I is predictable given its aliphatic nature, which is associated with less spherical impediment on the surface of the PNC, compared to the vitamin. However, the calculated BEs suggest, on the one hand, that the CsPbh PNCs can be covered with the two organic ligands and, on the other, that the passivation process does not involve the exchange of oleic acid for the vitamin. This is deduced because oleic acid couples more strongly to the crystal than a-TCP and, therefore, the ligand exchange would be thermodynamically unfavorable. Once the corresponding chemical contribution of the PNCs has been achieved in the absence (Figure 11d) and presence of the a-TCP bound to the perovskite in case I (Figure 11e), we observe that the O 2p states are the new energy levels of the bands. intraband forbidden energies arising in nanocrystals. These states are found within 0.73 eV of the VB maximum, demonstrating that oxygen is introduced into the halide positions.
A fin de contrastar los cálculos teóricos anteriores, llevamos a cabo una espectroscopia por resonancia magnética nuclear (RMN) 1H, en la que se observaron variaciones en el entorno químico de los PNC tras la introducción de a-TCP (la información detallada de la asignación de resonancias se describe en la información complementaria). Tal como se muestra en la figura 11f, se obtuvieron espectros de 1H RMN de la mezcla OA/OLA (espectro negro), la muestra de a-TCP (espectro amarillo) y los PNC en ausencia (espectro morado) y presencia de a-TCP (espectro rojo oscuro). La estructura molecular de los ligandos de encapsulation implicados en el proceso de pasivación se muestra en la figura 11g, en la que se asignan números a los protones que intervienen en el acoplamiento espín-espín. Mientras que el pico a 5 = 4,16 ppm asignado al H unido al O del anillo fenólico del a-TCP (1”) desaparece en la muestra 0,15-T@P1 , en las señales de 1H RMN características de OA/OLA en los PNC en ausencia de la vitamina. Acto seguido se registra una señal amplia a 5 = 3,32 ppm. La ausencia de esta señal permite deducir la desprotonación del OH fenólico del a-TCP, que induce la formación de las especies de fenolato y que es fundamental para la pasivación de la superficie de los PNC. Por otra parte, teniendo en cuenta que las otras señales de 1H RMN del a-TCP (en especial, las relacionadas con 2”, 3” y 4”(CHs) 5”(CH2)), presentan las misma multiplicidad y valores de desplazamiento químico, afirmamos que el oxígeno procedente del anillo epoxídico no media en la pasivación con el ligando de los PNC, lo que coincide en gran medida con los cálculos teóricos. A partir de estos resultados, podemos concluir que el a-TCP se une a la superficie de los PNC de CsPbl3 por el oxígeno procedente del componente del anillo fenólico y, de este modo, se compensa la deficiencia de yodo, siendo esta la razón para potenciar las propiedades de PL y la estabilidad de los nanocristales. En cuanto al oxígeno que se muestra en el anillo epoxídico, este es el sitio activo que favorece la reacción con los monómeros de acrilato, que es el factor fundamental para mejorar las propiedades de PL de los materiales compuestos poliméricos 3D, tal como se describe más adelante. In order to contrast the above theoretical calculations, we carried out 1 H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, in which variations in the chemical environment of PNCs were observed after the introduction of a-TCP (the detailed information of the resonance assignment is described in the supplementary information). As shown in Figure 11f, 1 H NMR spectra were obtained of the OA/OLA mixture (black spectrum), the a-TCP sample (yellow spectrum), and the PNCs in the absence (purple spectrum) and presence of a -TCP (dark red spectrum). The molecular structure of the encapsulation ligands involved in the passivation process is shown in Figure 11g, in which numbers are assigned to the protons involved in spin-spin coupling. While the peak at 5 = 4.16 ppm assigned to the H attached to the O of the phenolic ring of a-TCP (1”) disappears in the 0.15-T@P1 sample, in the 1 H NMR signals characteristic of OA /OLA in the PNC in the absence of the vitamin. A broad signal is then recorded at 5 = 3.32 ppm. The absence of this signal allows us to deduce the deprotonation of the phenolic OH of a-TCP, which induces the formation of phenolate species and is essential for the passivation of the PNC surface. On the other hand, taking into account that the other 1 H NMR signals of a-TCP (especially those related to 2”, 3” and 4”(CHs) 5”(CH2)), present the same multiplicity and chemical shift values, we claim that oxygen from the epoxy ring does not mediate the ligand passivation of PNCs, which largely agrees with theoretical calculations. From these results, we can conclude that a-TCP is bound to the surface of CsPbl 3 PNCs by oxygen from the phenolic ring component and thus compensates for the iodine deficiency, this being the reason to enhance the properties of PL and the stability of the nanocrystals. As for the oxygen shown in the epoxy ring, this is the active site that promotes the reaction with acrylate monomers, which is the fundamental factor for improving the PL properties of 3D polymeric composites, as described further forward.
Una vez que se estableció la capacidad del a-TCP para estabilizar los PNC inestables, se estudió la posibilidad de trasferir rápidamente los materiales a materiales sólidos, con la capacidad de poder ser impresos mediante impresión 3D en fases con geometrías complejas y capas de películas finas. De ahí que se emplearan tintas de 0,15-T@P1 para preparar compuestos acrílicos poliméricos. Cabe destacar que la adición de a-TCP a los monómeros acrílicos, como las especies de butilacrilato (BA) e ¡sobornilacrilato (IBA) permite la plastificación de la matriz polimérica final, lo que sustenta el desarrollo de materiales más versátiles desde el punto de vista mecánico. Esto se demostró mediante el aumento/reducción de la Tg observada en el análisis por DSC (figura 14). Se demostró la impresión de las tintas de PNC de CsPbl3 modificadas con la vitamina con tecnología MSLA, al generar un material compuesto polimérico con CsPbl3 emisor de luz roja (figura 13a), con propiedades de PL mejoradas, en comparación con los experimentos de control sin a-TCP (figura 15). De acuerdo con los estudios llevados a cabo en la solución, la presencia de a-TCP aumenta el PLQY de los PNC introducidos en las matrices poliméricas del 36 % (sin vitamina) al 59 %. Cabe destacar que, en comparación con el decrecimiento esperado de la característica de PL de los PNC integrados en el material compuesto acrílico en ausencia de a-TCP observado a los 20 días (PLQY ~3 %) (figura 13b, tabla 3), el material compuesto modificado con a-TCP resultante es sumamente estable con el paso del tiempo (4 meses) y muestra un aumento de su característica de PL inicial (figura 13c, tabla 3) y alcanza un PLQY de ~92 %. Este valor es el mayor valor obtenido hasta la fecha para un sólido impreso en 3D emisor de luz roja. Tabla 3. Comparación de los parámetros de PL con el paso del tiempo de los materiales compuestos acrílicos 0-T@P1 y 0,15-T@P1 en ausencia y presencia de a-TCP. Los valores de PLQY se obtuvieron dentro del intervalo 0-1.
Figure imgf000031_0001
Once the ability of a-TCP to stabilize unstable PNCs was established, the possibility of rapidly transferring the materials to solid materials was studied, with the ability to be printed by 3D printing in phases with complex geometries and layers of thin films. . Hence, 0.15-T@P1 inks were used to prepare polymeric acrylic compounds. It should be noted that the addition of a-TCP to acrylic monomers, such as butylacrylate (BA) and isobornylacrylate (IBA) species, allows the plasticization of the final polymeric matrix, which supports the development of more versatile materials from the point of mechanical view. This was demonstrated by the increase/decrease in Tg observed in the DSC analysis (Figure 14). Printing of vitamin-modified CsPbl 3 PNC inks with MSLA technology was demonstrated by generating a polymeric composite material with red light-emitting CsPbl 3 (Figure 13a), with improved PL properties, compared to the experiments of control without a-TCP (figure 15). According to the studies carried out in the solution, the presence of a-TCP increases the PLQY of the PNCs introduced into the polymeric matrices from 36% (without vitamin) to 59%. It is worth noting that, compared to the expected decrease in the PL characteristic of the PNCs integrated into the acrylic composite material in the absence of a-TCP observed at 20 days (PLQY ~3%) (Figure 13b, Table 3), the The resulting a-TCP modified composite material is extremely stable over time (4 months) and shows an increase in its initial PL characteristic (Figure 13c, Table 3) and reaches a PLQY of ~92%. This value is the highest value obtained to date for a red light-emitting 3D printed solid. Table 3. Comparison of PL parameters over time of the acrylic composites 0-T@P1 and 0.15-T@P1 in the absence and presence of a-TCP. PLQY values were obtained within the range 0-1.
Figure imgf000031_0001
La fabricación de un material compuesto acrílico en 3D con propiedades de PL mejoradas se puede explicar mediante los cálculos de DFT (figura 13d), donde se observa que los estados de energía O 2p rellenados introducidos por el a-TCP se desplazan hacia la cercanía de la banda de conducción, mientras surgen niveles de energía O 2p vacíos, los dos en presencia de especies de acrilato. En teoría, el grupo epoxídico funcional del a-TCP puede reaccionar con especies ricas en electrones (p. ej., el oxígeno con una carga formal negativa) con la apertura del anillo. El epóxido Ca (carbono sp3) es un posible reactivo electrófilo que se ve influenciado por la elevada electronegatividad del oxígeno del interior del anillo. El producto de la descomposición del anillo es la formación de especies de alcoholato. Esta hipótesis debería explicar el aumento de la energía en los estados de energía O 2p rellenos, que se puede asociar a la desestabilización de la estructura del a-TCP mediante la reacción de apertura del anillo o la potente interacción con el acrilato, con lo que los electrones se deslocalizan para formar los aniones alcoholato o una carga negativa parcial. Cabe destacar que en la formación de especies de alcoholato se observa una gran afinidad por el Cs+ de la superficie de los PNC (observado en cálculos computacionales) y la transferencia de electrones a este metal. Así pues, proponemos que los electrones vacían los orbitales O 2p y se generan niveles de energía vacíos. En este contexto, dentro de los PNC se pueden acumular más electrones procedentes de la interacción Cs-O, lo que facilita la transmisión electrónica a niveles energéticos vacíos a una energía inferior. Esto podría estar relacionado con el aumento de la intensidad de PL (un orden de magnitud) del sólido 3D con a-TCP y un PLQY superior (casi el doble) al del material compuesto sin a-TCP. Para evaluar la teoría de la descomposición del anillo epoxídico, también tomamos espectros de 1H RMN de los PNC combinados con BA (figura 16a), IBA (figura 16b) y la mezcla de estos monómeros acrílicos (figura 13e). Los datos detallados de la asignación de señales se describen en la información complementaria. Los estudios de RMN también se llevaron a cabo en la mezcla BA/IBA sin PNC con fines comparativos. Teniendo en cuenta que los PNC están incluidos dentro de una matriz de acñlato, se espera que muestre las señales de RMN características de cada monómero (figura 13f), en especial, las procedentes de los protones unidos a C=C, y multipletes procedentes de los protones contenidos en los sustituyentes butilo e isobornilo de BA e IBA, respectivamente. No obstante, se observaron variaciones en las señales principales del a-TCP. En especial, uno de los singletes correspondientes a los componentes de metilo unidos al anillo fenólico (3”, 4”) (5 = 2,11 ppm) se convirtió en un doblete, con una variación ascendente hasta 5 = 2,05 y 2,03 ppm, respectivamente. Este hecho indica que el medio químico de los dos sustituyentes se ha modificado (acoplamiento de dos tipos de protones). Además, el triplete de CH2 en posición 5” también se desplazó hacia arriba, de 5 = 2,60 a 2,53 ppm. En este contexto, los resultados sugieren que el anillo epoxídico se puede abrir en la condición específica que se ha expuesto aquí. Esto podría explicar el cambio del acoplamiento espín-espín en los sustituyentes CH3 unidos al anillo fenólico. The fabrication of a 3D acrylic composite material with improved PL properties can be explained by DFT calculations (Figure 13d), where the filled O 2p energy states introduced by a-TCP are observed to shift towards the vicinity of the conduction band, while empty O 2p energy levels arise, both in the presence of acrylate species. Theoretically, the functional epoxy group of a-TCP can react with electron-rich species (e.g., oxygen with a negative formal charge) with ring opening. The Ca epoxide (carbon sp 3 ) is a possible electrophilic reagent that is influenced by the high electronegativity of the oxygen inside the ring. The product of ring decomposition is the formation of alcoholate species. This hypothesis should explain the increase in energy in the filled O 2p energy states, which can be associated with the destabilization of the a-TCP structure through the ring opening reaction or the powerful interaction with acrylate, thus The electrons delocalize to form alcoholate anions or a partial negative charge. It should be noted that in the formation of alcoholate species, a great affinity for Cs + on the surface of the PNCs is observed (observed in computational calculations) and the transfer of electrons to this metal. Thus, we propose that electrons empty the O 2p orbitals and empty energy levels are generated. In this context, more electrons from the Cs-O interaction can accumulate within the PNCs, which facilitates electronic transmission to empty energy levels at a lower energy. This could be related to the increase in PL intensity (one order of magnitude) of the 3D solid with a-TCP and a higher PLQY (almost double) than that of the composite without a-TCP. To evaluate the theory of epoxy ring decomposition, we also took 1 H NMR spectra of the PNCs combined with BA (Figure 16a), IBA (Figure 16b), and the mixture of these acrylic monomers (Figure 13e). Detailed signal assignment data are described in the Supporting Information. NMR studies were also carried out on the BA/IBA mixture without PNC for comparative purposes. Taking into account that the PNC are included within an acrylate matrix, it is expected to show the characteristic NMR signals of each monomer (Figure 13f), especially those coming from the protons attached to C=C, and multiplets coming from the protons contained in the butyl and isobornyl substituents of BA and IBA, respectively. However, variations were observed in the main signals of a-TCP. In particular, one of the singlets corresponding to the methyl components attached to the phenolic ring (3”, 4”) (5 = 2.11 ppm) became a doublet, with an upward variation up to 5 = 2.05 and 2 .03 ppm, respectively. This fact indicates that the chemical environment of the two substituents has been modified (coupling of two types of protons). Furthermore, the CH2 triplet in the 5” position also shifted upward, from 5 = 2.60 to 2.53 ppm. In this context, the results suggest that the epoxy ring can be opened under the specific condition discussed here. This could explain the change of spin-spin coupling in the CH3 substituents attached to the phenolic ring.
Mediante el estudio de la mezcla monomérica sin (espectros negros) y con a-TCP (espectros morados), las señales posteriores principales mencionadas como doblete CH3 (3”, 4”) y triplete CH2 (5’) también se detallan en las características RMN correspondientes. Esto permite inferir que la desintegración de anillo epoxídico se lleva a cabo bajo la coexistencia de las dos especies de acñlato. Cabe destacar que, en presencia de PNC (espectros rosas), aumenta la multiplicidad de algunas de estas señales, principalmente las procedentes del doblete CH3 (3”, 4”). Esto es un indicio sólido de que el medio químico del a-TCP se ve ampliamente alterado por la influencia de los PNC, que se podría atribuir, posiblemente, a la interacción que se produce entre la superficie del nanocñstal (cationes metálicos o especies de yodo) y los dos monómeros, donde este sistema es una situación excepcional. Planteamos que los PNC actúan como un catalizador para inducir la reacción entre BA, IBA y a-TCP, hecho este que no se produce cuando el fotomateñal se combina por separado con BA o IBA. Para constratar esta hipótesis, en el futuro se realizará un análisis en mayor profundidad. Llegados a este punto, concluimos que el a-TCP proporciona la preparación de soluciones de PNC de CsPbh sumamente estables y compatibles para la fabricación de materiales poliméricos de impresión 3D con buenas características mecánicas y fotofísicas, lo que abre el camino a otras alternativas para la obtención de distintas capas activas para su aplicación sólida en optoelectrónica. By studying the monomeric mixture without (black spectra) and with a-TCP (purple spectra), the main posterior signals mentioned as CH 3 doublet (3”, 4”) and CH 2 triplet (5') are also detailed in the corresponding NMR characteristics. This allows us to infer that the disintegration of the epoxy ring takes place under the coexistence of the two acrylate species. It should be noted that, in the presence of PNC (pink spectra), the multiplicity of some of these signals increases, mainly those from the CH3 doublet (3", 4"). This is a strong indication that the chemical environment of a-TCP is largely altered by the influence of PNCs, which could possibly be attributed to the interaction that occurs between the nanocrystal surface (metal cations or iodine species ) and the two monomers, where this system is an exceptional situation. We propose that PNC act as a catalyst to induce the reaction between BA, IBA and a-TCP, a fact that does not occur when the photomaterial is combined separately with BA or IBA. To test this hypothesis, a more in-depth analysis will be carried out in the future. At this point, we conclude that a-TCP provides the preparation of highly stable and compatible CsPbh PNC solutions for the manufacture of 3D printing polymeric materials with good mechanical and photophysical characteristics, which opens the way to other alternatives for obtaining different active layers for solid application in optoelectronics.

Claims

REIVINDICACIONES Un nanocristal de perovskita con superficie pasivada que comprende: CLAIMS A perovskite nanocrystal with a passivated surface comprising:
- un nanocristal de perovskita a base de haluros con la siguiente fórmula seleccionada de entre: ABX3 y A2BXB dopado con B¡3+ y/o Te4+, donde, - a halide-based perovskite nanocrystal with the following formula selected from: ABX 3 and A 2 BXB doped with B¡ 3+ and/or Te 4+ , where,
A se selecciona de entre: Cs, metilamonio y formamidinio, A is selected from: Cs, methylammonium and formamidinium,
B se selecciona de entre Pb y Sn, B is selected from Pb and Sn,
X es un halógeno seleccionado de entre cloro, bromo o yodo; y X is a halogen selected from chlorine, bromine or iodine; and
- un ligando unido a la superficie de dicho nanocristal de perovskita a base de halógenos, donde el ligando se trata de un tocoferol (TCP). - a ligand attached to the surface of said halogen-based perovskite nanocrystal, where the ligand is a tocopherol (TCP).
2. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 1 , donde el nanocristal de perovskita a base de haluros posee la fórmula ABX3. 2. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to claim 1, wherein the halide-based perovskite nanocrystal has the formula ABX3.
3. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 2, donde A se selecciona de entre Cs y formamidinio. 3. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to claim 2, wherein A is selected from Cs and formamidinium.
4. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, donde B es Pb. 4. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to claim 2 or 3, where B is Pb.
5. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, donde X es yodo. 5. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to any of claims 2 to 4, where X is iodine.
6. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, el nanocristal de perovskita a base de halógenos posee la fórmula CsPbh. 6. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to any of claims 2 to 5, the halogen-based perovskite nanocrystal has the formula CsPbh.
7. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 1 , donde el nanocristal de perovskita a base de halógenos posee la fórmula A2BX6, dopado con B¡3+ y/o Te4+. 7. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to claim 1, wherein the halogen-based perovskite nanocrystal has the formula A2BX6, doped with B¡ 3+ and/or Te 4+ .
8. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 7, donde B es Sn. 8. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to claim 7, where B is Sn.
9. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, donde X es Cl. 9. A surface-passivated perovskite nanocrystal, according to claim 7 or 8, where X is Cl.
10. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, donde A es Cs. 10. A surface-passivated perovskite nanocrystal, according to claim 7 or 8, where A is Cs.
11. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a10, donde el nanocristal de perovskita a base de halógenos posee la fórmula: Cs2SnCle dopado con B¡3+ o Cs2SnCle dopado con Te4+. 11. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to any of claims 7 to 10, wherein the halogen-based perovskite nanocrystal has the formula: Cs2SnCle doped with B¡ 3+ or Cs2SnCle doped with Te 4+ .
12. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tocoferol es vitamina E o a-tocoferol. 12. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to any of the preceding claims, wherein the tocopherol is vitamin E or a-tocopherol.
13. Un nanocristal de perovskita de superficie pasivada, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el nanocristal de perovskita a base de haluros de fórmula ABX3 tiene un tamaño de partícula entre 10 y 11 nm, y el nanocristal de perovskita a base de haluros con la fórmula A2B 3 dopado con B¡3+ y/o Te4+ tiene tamaños de partículas comprendidos entre 50 y 70 nm. 13. A passivated surface perovskite nanocrystal, according to any of the preceding claims, wherein the halide-based perovskite nanocrystal of formula ABX3 has a particle size between 10 and 11 nm, and the halide-based perovskite nanocrystal Halides with the formula A2B 3 doped with B¡ 3+ and/or Te 4+ have particle sizes between 50 and 70 nm.
14. El procedimiento para la preparación de los nanocristales de perovskita con superficie pasivada que se describen en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende: la pasivación de la superficie de los nanocristales de perovskita a base de haluros, mediante su puesta en contacto con TCP en una solución acuosa, donde la concentración de los nanocristales de perovskita a base de haluros es de 100 mg/ml, y la concentración de TCP en la solución está comprendida entre 0,04 y 0,5 M. 14. The procedure for the preparation of the perovskite nanocrystals with a passivated surface described in any of claims 1 to 13, which comprises: the passivation of the surface of the perovskite nanocrystals based on halides, by bringing them into contact with TCP in an aqueous solution, where the concentration of the halide-based perovskite nanocrystals is 100 mg/ml, and the concentration of TCP in the solution is between 0.04 and 0.5 M.
15. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 14, donde la concentración de TCP de la solución es de 0,15 M. 15. Method according to claim 14, wherein the TCP concentration of the solution is 0.15 M.
16. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, donde los nanocristales de perovskita a base de halógenos empleados en el paso de pasivación están recién preparados o se han envejecido previamente durante 1 mes y un 60 % de humedad relativa antes del paso de pasivación. 16. Method according to claim 14 or 15, wherein the halogen-based perovskite nanocrystals used in the passivation step are freshly prepared or have been previously aged for 1 month and 60% relative humidity before the passivation step. passivation.
17. Uso de nanocristales de perovskita de superficie pasivada descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a13 para la preparación de tintas de impresión. 17. Use of passivated surface perovskite nanocrystals described in any of claims 1 to 13 for the preparation of printing inks.
18. Uso, de acuerdo con la reivindicación 17, donde la tinta de impresión es una tinta para impresión 3D. 18. Use according to claim 17, wherein the printing ink is an ink for 3D printing.
19. Uso, de acuerdo con la reivindicación 17 o 18, donde la tinta de impresión es una tinta acrílica para impresión. 19. Use according to claim 17 or 18, wherein the printing ink is an acrylic printing ink.
20. Uso, de acuerdo con la reivindicación 19, donde la tinta acrílica para impresión se obtiene mediante la polimerización de los monómeros seleccionados de entre la lista, que consiste en: butilacrilato (BA), ¡sobornilacrilato (IBA), 1 ,4-butanodioldiacrilato (DBA) o combinaciones de ellos, en presencia de nanocristales de perovskita de superficie pasivada. 20. Use, according to claim 19, wherein the acrylic ink for printing is obtained by polymerizing monomers selected from the list, which consists of: butylacrylate (BA), bribonylacrylate (IBA), 1,4- butanedioldacrylate (DBA) or combinations of them, in the presence of surface-passivated perovskite nanocrystals.
21. Uso, de acuerdo con la reivindicación 20, donde el porcentaje de los monómeros acrílicos BA e IBA de la tinta está comprendido entre el 80 y el 100 % molar, y la cantidad de DBA está comprendida entre 0-20 % molar. 21. Use, according to claim 20, wherein the percentage of the acrylic monomers BA and IBA of the ink is between 80 and 100 mol%, and the amount of DBA is between 0-20 mol%.
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