地大李国岗&陈克强&浙大邓人仁Angew：NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6异质结构中的连续能量循环实现全光谱上转换发光

上转换纳米颗粒（UCNPs）与金属卤化物钙钛矿（LHPs）是两类非常重要的发光材料，构建UCNP/LHP异质结可以实现连续可调的上转换发光、增强的发光稳定性以及宽带光响应等，在太阳能电池、防伪和光电探测等领域展现出重要应用潜力。

考虑到Ln3+离子特殊的能级结构，基于UCNP的异质结中通常存在着复杂的能量传递机制，这一点在含碳量子点或外延壳层（如MnO2、ZnS、CdS、TiO2等）的UCNP异质结体系中已得到印证。目前，UCNP/LHP异质结的研究普遍聚焦于Ln3+到LHPs的单向能量传递，忽视了LHPs对UCNPs本征上转换发光的调控潜力，实现这一调控的基础是获取高质量UCNP/LHP异质结。然而，LHPs的离子晶体特性和亚秒级结晶动力学易引发其独立成核或结构破坏，导致异质外延生长难以精确控制，进而限制界面耦合效应的有效发挥。

本文通过一种热力学控制的Cs4PbBr6生长过程，实现其在NaYF4:Yb,Tm表面缓慢、精准的异质外延生长。随着Cs4PbBr6壳层厚度增加，产物结构从高质量NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6核壳结构转变为体相异质结（UCNP-in-LHP）。得益于Cs4PbBr6在能量传递过程中的特殊作用，NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6异质结在可见光范围内展现出宽光谱可调的上转换发光特性。这一发现不仅为高质量上转换/钙钛矿异质结的构建提供了可行方案，还揭示了钙钛矿对上转换发光能量传递路径的关键调控作用。

研究亮点：

1.热力学控制的异质结构精准合成策略

通过调节良性溶剂（DMSO）与不良溶剂（甲苯）的比例，精准调控溶液中的过饱和状态，实现Cs4PbBr6在NaYF4:Yb,Tm纳米颗粒表面的热力学控制生长，解决了钙钛矿结晶速度快、易独立成核的难题。

2.全光谱上转换发光调控的实现

借助异质结构的优化界面与能量传递机制，通过调控Cs4PbBr6壳层厚度，实现单一材料（NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6异质结）的宽光谱（蓝→绿→红）上转换发光调控。

3.新型相干能量循环传递机制的发现

揭示了钙钛矿在上转换能量传递中的关键作用，不仅能够作为能量受体（Tm3+→Cs4PbBr6），还能够作为能量供体（Cs4PbBr6→Tm3+），进而调控Tm3+的上转换发光。

Fen Li, Zhiqing Wang, Yaxin Li, Wanying Zhang, Song Wang, Yingwei Wang, Jianrong Zeng, Yi Wei, Dong Tu, Zhijie Ju, Renren Deng, Keqiang Chen, Guogang Li,Engineering Full-Spectrum Upconversion Through Coherent Energy Recycling in NaYF4:Yb,Tm/Cs4PbBr6Heterostructure, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e21996.

https://doi.org/10.1002/anie.202521996

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