卤化铅钙钛矿CsPbX3 (X = Cl, Br, I)量子点(QDs)，由于其在发光二极管(LED)、太阳能电池、荧光传感器和光催化等领域的应用，引起了研究人员的兴趣。然而，为了进一步开拓钙钛矿QDs的应用范围，开发基于钙钛矿QDs的多功能材料是一个有意义的课题。值得注意的是，为了实现多功能性，常用的制备方法是将不同的功能物质直接进行共混，不同的功能物质可能会产生不良的相互作用，从而破坏材料的多功能性。因此，有必要设计和构建特殊一维结构，在微观尺度上有效地分离发光物质与深色的磁性物质或不同组分的钙钛矿QDs，以完全避免这种直接接触，从而获得更好的多功能性。
近期，长春理工大学董相廷教授和谢云蕊副教授在期刊《Matter》上，发表了最新研究成果““Parallel+uniaxial” conjugated electrospinning for dual-function analogous-tricolor microfiber film with multicolor emission and magnetism”。研究者提出了一种创新的“平行+单轴”共轭电纺技术，并利用该技术合成了一种独特的具有多色发射和磁性可调的{[CsPbBr3/聚苯乙烯(PS)]//[CoFe2O4/PS]}||[CsPb(Br0.06/I0.94)3/PS]类三色旗微米纤维膜(ATMF)。图1为CsPbBr3 QDs、CsPb(Br0.06/I0.94)3 QDs和纺丝液的合成及ATMF的制备流程图和组成示意图。这项工作中的设计概念和制备技术可能为合成其他新型钙钛矿QDs多功能材料提供新的思路。长春理工大学在读博士生霍昕彤为该项研究成果的第一作者，董相廷教授和谢云蕊副教授为论文共同通讯作者。
图1：CsPbBr3 QDs、CsPb(Br0.06/I0.94)3 QDs和纺丝液的合成及类三色旗微米纤维和ATMF的制备示意图
如图2所示，所制备的ATMF具有良好的纤维形态。类三色旗微米纤维作为构筑单元，实现了三个独立的微观分区，将具有绿色荧光的CsPbBr3 QDs、具有红色荧光的CsPb(Br0.06/I0.94)3 QDs和具有磁性的CoFe2O4限制在各自的分区中，从而避免了深色CoFe2O4对两个钙钛矿QDs的荧光性能的不利影响。两种钙钛矿QDs的微观空间分离，避免了它们之间的卤素阴离子交换，从而获得荧光-磁性双功能。
图2：ATMF的SEM图像(a)；类三色旗微米纤维的光学显微镜(LM)图像和荧光显微镜(FM)图像(b)以及EDS线分析(c)
如图3所示，在ATMF中，随着磁性物质CoFe2O4以及绿光CsPbBr3 QDs含量的变化，ATMF中钙钛矿QDs的发射峰的位置和形状基本上没有变化，但在517 nm处的荧光强度随之改变，从而使得ATMF从绿光发射转变为黄光发射，实现多色发光。
图3：不同CoFe2O4含量(A, B)和CsPbBr3含量(C, D)下ATMF的荧光光谱及CIE色度坐标图
荧光性能的比较结果表明，ATMF与对比样品相比，这种特殊设计的类三色旗结构更具结构优势和更好的荧光性能，可以避免磁性物质对荧光物质的不利影响，以及避免两种钙钛矿QDs之间的卤素阴离子交换，达到一石二鸟的效果。
图4：ATMF和对比样品的荧光光谱(a)；对比样品的CIE色度坐标图(b)；ATMF中类三色旗微米纤维的荧光发射示意图(c)
如图5所示，通过调节ATMF中磁性物质CoFe2O4的含量，在保证荧光性能的同时，还可获得可调的磁性(图5a和图5c-5e)。此外，作为应用演示，使用蓝光芯片与ATMF进行封装的LED，可以获得白光发射(图5b)。
图5：不同CoFe2O4含量下ATMF的磁滞回线(a)；ATMF与蓝光芯片的电致发光(EL)光谱(b)；掺杂不同比例钙钛矿QDs的ATMF在无接触磁铁(c)、磁铁吸引(d)和紫外灯照射下磁铁吸引(e)下的磁性(c, d, e)和荧光(e)可视化演示
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.101946
人物简介：
董相廷，长春理工大学化学与环境工程学院，教授，博士，博士生导师。从事纳米材料与技术研究，主要研究方向为：电纺技术构筑光电磁多功能一维纳米结构材料与特性研究；电纺技术构筑稀土化合物一维纳米材料与发光性能研究；电纺、水热与溶剂热等及其结合技术构筑低维纳米材料与表征，并将所构筑的低维纳米材料应用于光催化分解有机污染物、光催化分解水制氢、电催化析氢和析氧、锂离子电池、锂硫电池、超级电容器和气体传感器中。以第1名获吉林省技术发明一等奖1项、技术发明二等奖1项、自然科学二等奖1项；以通讯作者在Adv. Funct. Mater., Small, Renew. Sust. Energ. Rev., Chem. Eng. J., ACS AMI, Compos. Sci. Technol., Sensor Actuat B: Chem, J. Mater. Chem. C, Nanoscale等国际重要期刊发表论文500余篇；获授权国家发明专利100余件；研究成果引起领域内同行的高度关注。
谢云蕊，长春理工大学化学与环境工程学院，副教授，博士，硕士生导师，吉林省高层次D类人才。主要从事光电纳米材料及纳米材料基摩擦纳米发电机（TENG）器件的开发与应用研究。主持国家自然科学基金青年项目、重庆市自然科学基金、吉林省自然科学基金等多个项目。以第一作者和通讯作者在Chemical Engineering Journal、Journal of Colloid and Interface Science、Nanoscale、Journal of Materials Chemistry C等国际重要期刊发表论文10余篇，包括ESI 1%论文1篇。申请国家发明专利3件，授权国家发明专利1件。
