科學家合成高螢光銫鉛滷鈣鈦礦量子點

2020-12-01 科學網

 

全無機CsPbX3鈣鈦礦量子點由於具有窄的發射譜線，高的量子產率和全可視光光譜發射等傑出的光學性能而受到廣泛關注，已經顯示了其在光電器件應用中的前景。合肥工業大學材料科學與工程學院蔣陽教授與香港城市大學張文軍教授合作，採用一系列醚類溶劑和熱注射方法來合成銫鉛滷鈣鈦礦量子點，通過改變溶劑極性和反應溫度來探索鈣鈦礦量子點的形核生長的動力學過程，結果表明隨著溶劑極性的降低，CsPbX3量子點合成的可控程度逐漸提高，並提出了一個受Lamer和取向吸附生長機制同時控制的形核生長模型，這為動力學控制合成高質量的全無機鈣鈦礦量子點提供了新的反應路線和有益的參考與借鑑。同時，採用低極性溶劑在較低的反應溫度下成功的合成出高螢光的銫鉛滷鈣鈦礦量子點，將該量子點用在白光LED上獲得顯色指數高達93.2。相關研究結果發表在Adv. Funct. Mater.（Adv. Funct. Mater. 2016，DOI: 10.1002/adfm.201603734）上。

在該研究中，為了探索溶劑極性和反應溫度對CsPbX3鈣鈦礦量子點形核生長過程的影響，分別採用了乙二醇二丁醚，二乙二醇二丁醚和四乙二醇二丁醚三種極性依次增大的醚類溶劑作為反應溶劑來合成鈣鈦礦量子點，並於不同溫度（40-160℃）下來進行反應。結果表明，在醚類體系中，鈣鈦礦量子點的形核生長過程涉及到取向吸附生長機制，並且溶劑極性和生長溫度在這一過程中扮演著重要角色。（以CsPbBr3量子點的合成為例）在不同極性溶劑中，反應中首先通過Lamer機制生成尺寸極小的中間產物（包括小的納米簇或單體）。在高極性溶劑中，在低溫（≤100℃）時這些中間產物通過取向吸附機生成3.2nm左右的CsPbBr3量子點，且具有較高的轉換率。在高溫（≥120℃）時，體系可以提供更高的能量使得更大的納米晶參與到取向吸附生長過程中。但是由於高極性溶劑體系的調控能力較差，最終獲得的產物為CsPbBr3量子點和塊體材料的混合物。在低極性溶劑中，低溫（≤80℃）時中間產物通過取向吸附機制形成~3.2nm的CsPbBr3量子點；高溫（≥100℃）時，體系中發生更強烈的取向吸附生長，最終產物為~10nm的CsPbBr3量子點。相比較之下，低極性溶劑乙二醇二丁醚在CsPbX3量子點合成上的調控能力更強些，採用此溶劑來合成其他成分的量子點。此外，用CsPbBr¬3封裝獲得的白光發光二極體（WLED）具有較好的光學性能：顯色指數為93.2，色溫為5447K，色坐標為（0.3339, 0.3617）。

以上工作得到了國家自然科學基金，脈衝功率強雷射技術國家重點實驗室開放基金和高等學校博士學科專項研究基金的資助。（來源：科學網）

 

 

 

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