水致变色CsPbBr3纳米晶的防伪应用

来源：X一MOL资讯

能对外部刺激产生快速响应的智能发光材料，因其在智能窗户、信息存储、信息加密和防伪等众多领域的潜在应用而受到了广泛的关注。根据外部刺激来源的不同，智能发光材料可分为机械致变色、热致变色、光致变色、水致变色等。其中，对水或湿气有响应的水致变色材料因其独特的优势（例如成本低、操作简单和响应速度快），在湿度传感器、复写材料、防伪材料中都表现出可观的应用前景。
近日，苏州大学的张桥教授团队首次报道了空间限域的CsPbBr3纳米晶体材料的水致变色现象：当CsPbBr3纳米晶材料负载到多孔材料中，利用水的浸润和挥发，可实现在荧光相CsPbBr3和非荧光相CsPb2Br5之间的可逆转变。
近年来，全无机铅卤素钙钛矿CsPbX3 (X=Cl-, Br-, I-) 荧光材料广受关注，并在智能荧光材料领域占据了一席之地。已有部分报道证明，外部刺激例如水、热、盐、胺等都会使得CsPbX3发生光学性质的变化。但这种光学性质的变化往往是不可逆的。如何实现CsPbX3材料的荧光可逆，对于其在智能领域中的应用至关重要。
苏州大学张桥教授课题组提出了一种空间限域的策略，实现了CsPbBr3材料的发光性质可逆转换。他们将CsPbBr3纳米晶体限域生长在介孔二氧化硅的孔洞中（CsPbBr3 NCs@MSNs），分别通过暴露于湿气或空气中干燥的方法来实现发光结构CsPbBr3纳米晶和不发光结构CsPb2Br5纳米晶之间的可逆变化。CsPbBr3纳米晶表面无配体且处于限域空间中，当水浸润时，CsPbBr3晶体中的部分CsBr会溶解在水中，形成无荧光的CsPb2Br5晶体；但溶解的Cs+和Br-离子并不会被水带走，而是在限域的孔洞中留在CsPb2Br5纳米晶附近。当孔洞中溶解有Cs+和Br-离子的水蒸发后，CsBr会重新与CsPb2Br5结合，重新结晶形成强荧光的CsPbBr3纳米晶。这种荧光可逆过程具有良好的循环特性，在数十个循环中仍然保持相当的稳定性。整个过程可用以下反应式表示：

这种CsPbBr3 NCs@MSNs复合材料，由于具有较小的颗粒尺寸以及带负电荷的表面，能够代替普通激光打印墨粉，进行精确高速的激光打印，实现荧光图案的个性化定制。激光打印出来的图案依然保持荧光可逆特性。鉴于其简单的制备方法、低廉的成本、优异的荧光转换性能，该CsPbBr3 NCs@MSNs复合材料有望广泛应用在防伪、湿度检测器等智能领域。