掺杂型Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点的制备及应用研究进展

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点具有粒径尺寸小、半峰宽较宽、Stokes位移大、抗光漂白能力强、绿色环保等优异的物理化学性质,通过改变其化学成分可以实现发射范围在可见光到近红外光区域连续调谐,同时避免了Cd、Hg、Pb等重金属元素和Se、Te、P、As等剧毒阴离子的使用。上述优点使其成为替代传统二元量子点的理想材料,因此在太阳能电池、发光二极管、光探测器、生物成像等领域具有广阔的应用前景。与二元量子点相比,多元量子点由于含有多种不同类型的金属离子,存在金属离子反应速率不同的问题,使得晶体内部缺陷较多,因此荧光性能仍有待提高。掺杂过渡金属离子(例如Zn²⁺、Mn²⁺或Cu⁺)可有效调控多元量子点的带隙宽度,不仅可增大量子点的Stokes位移,还能促进辐射复合,从而有效拓宽发光范围,提高量子产率。本文详细阐述了掺杂型Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点的发光机理,分别介绍了有机相和水相合成法制备该类型量子点的特点,通过有机相合成的多元量子点具有结晶性好、荧光量子产率高的优点,而水相合成的多元量子点具有安全环保、生物相容性好等明显优势。同时,本文综述...     

一步法水相制备Cu–In–Zn–S量子点及其荧光性能

采用简单的一步法制备了水溶性Cu–In–Zn–S (CIZS)四元量子点,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和荧光光谱仪等测试手段研究了反应温度、阳离子浓度和前驱体溶液pH值对样品的物相组成、显微形貌以及荧光性能的影响规律。结果表明:随着反应温度的升高,量子点的结晶度逐渐提高,荧光强度显著增强,当反应温度为95℃时,荧光强度达到了最高值;随着阳离子浓度的逐渐增大,量子点的粒径逐渐减小,导致其发光峰位由634 nm蓝移至617 nm,当阳离子浓度为1.5 mmol/L时,量子点的荧光强度最高。此外,当溶液pH值=5.0时,配体对量子点的表面钝化效果最佳,荧光强度达到最高值。红外光谱表明,量子点表面存在多种功能基团,赋予了量子点优异的水溶性,因此在生物成像领域具有广阔的应用前景。     

有机相微波合成AgInS2量子点及其白光发光二极管应用研究

AgInS₂量子点(AIS QDs)由于具有绿色环保、发射波长可调、荧光寿命长、斯托克斯位移大等优势,在光电和生物医药领域具有广阔的应用前景。采用微波辅助加热法在十八烯溶剂中制备了AIS QDs。通过X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱系统研究了反应时间对AIS QDs的物相、形貌及荧光性能的影响,采用傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征了量子点表面结合的情况。实验结果表明：当微波功率为800 W、反应时间为5~25 min时均可以制备出AIS QDs。随着反应时间的延长,AIS QDs的粒径由3 nm增加至4 nm,发光峰位在592.0~619.6 nm范围内调谐;同时AIS QDs的荧光强度逐渐提高,并在15 min达到峰值,量子产率(PLQY)达到16.16%。进一步采用ZnS作为包覆壳层有效钝化量子点表面缺陷、提高荧光性能,制备出的AIS@ZnS QDs的PLQY增加至31.21%。将AIS@ZnS QDs和商用荧光粉共同作为发光层制备成白光发光二极管(WLED)器件,在20 mA电流驱动下发光效率(LE)为74.90 lm/W,显色指数(CRI)和色温(CCT)分别为83.31和3823 K,表明制备的量子点在固态照明领域具有潜在的应用前景。     

非水解溶胶-凝胶法低温合成纳米BiVO4黄色色料

以无水三氯化铋(Bi Cl3)和三氯化钒(VCl3)为原料,乙醇为氧供体,通过非水解溶胶–凝胶法(NHSG)制备了钒酸铋(BiVO_4)黄色色料。分别通过X射线衍射和场发射扫描电子显微镜分析了色料的晶体结构和显微形貌,采用Fourier变换红外光谱(FTIR)探究了非水解溶胶–凝胶法制备BiVO_4黄色色料的反应过程。同时系统研究了Bi/V摩尔比和温度对色料色度值的影响。结果表明:该色料为单斜白钨矿型(m-BiVO_4),粒径尺寸约为400 nm。同时,采用非水解溶胶–凝胶法能够实现BiVO_4色料的低温合成,合成温度由传统固相法的650℃降至400℃,且色料呈亮黄色,当Bi/V摩尔比为1.1时,制备出的色料色度值为L*=61.6、a*=2.74、b*=62.9,远高于采用固相法合成BiVO_4色料的色度值。FTIR测试表明,非水解溶胶–凝胶法制备BiVO_4黄色色料的反应过程为钒醇盐和金属卤化物间发生非水解亲核取代反应,缩聚形成BiVO_4,有利于提高样品的均匀性和降低合成温度。     

离子液体辅助微波法水相合成Cu-In-Zn-S/ZnS量子点及其在白光LED中的应用

Cu-In-Zn-S(CIZS)量子点具有毒性低、发射谱覆盖范围广、Stokes位移大等特点,在照明领域具有广阔的应用前景。通过离子液体辅助微波法水相合成CIZS量子点,系统研究了反应时间、配体添加量和前驱体溶液pH对样品的物相组成、显微形貌以及荧光性能的影响。结果表明,与未添加离子液体制备的样品相比,离子液体的引入提高了反应速率,可有效地将反应时间由180min缩短至30min;随着反应时间的延长,量子点的粒径增大,其发射峰位由609.2nm红移至634.6nm。随着nGSH(谷胱甘肽)/n(CuInZn)的增大,量子点的粒径逐渐增大,导致其发射峰位由622.6 nm红移至631.6 nm,同时量子点的发光强度逐渐增强;当该比值为15时,量子点的荧光强度最高。此外,随着pH的增大,去质子化的–SH和–NH2与量子点的作用逐渐增强,有效地钝化了量子点的表面态,使其荧光强度逐渐上升,当pH为8.5时,样品的荧光性能最佳,同时量子点的平均水合粒径由99nm增大至241nm;量子点溶液的Zeta电位为–27.7～–41.1mV,说明量子点溶液具有优异的稳定性。通过ZnS表面修饰可有效提高量子...