鹵化鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)(QDs)的表面修飾在改善穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)光學(xué)性質(zhì)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。來(lái)自華南理工大學(xué)、北京大學(xué)的研究人員通過(guò)配體交換的方法成功地引入了1-烷基-3-甲基-咪唑陽(yáng)離子，修飾后的量子點(diǎn)顯示出較好的穩(wěn)定性。相關(guān)論文以題目為“Stabilizing CsPbBr3quantum dots with conjugated aromatic ligands and their regulated optical behaviors”發(fā)表在Chemical Engineering Journal期刊上。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124453
所有無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦量子點(diǎn)最近因其優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)而引起了極大的關(guān)注，包括窄而易調(diào)的發(fā)射，低激子結(jié)合能和長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度，高缺陷容忍度和高光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY)。所有這些特性使它們成為未來(lái)光電子器件應(yīng)用的潛在候選者。自從IHPQDs首次出現(xiàn)以來(lái)，已經(jīng)有大量的研究表明IHPQDs在發(fā)光二極管(LED)、激光器、光電探測(cè)器和太陽(yáng)能電池中扮演著關(guān)鍵角色。
然而，對(duì)濕、熱、光的不穩(wěn)定性極大地限制了它的實(shí)際應(yīng)用。傳統(tǒng)的配體油酸(OA)和油胺(OAM)旨在穩(wěn)定量子點(diǎn)，并保護(hù)它們免受外界環(huán)境的聚集和破壞，但它們似乎被相對(duì)較長(zhǎng)的鏈和高度動(dòng)態(tài)的結(jié)合作用所削弱。修飾后的量子點(diǎn)顯示出更好的表面陷阱鈍化和成膜性能。傳統(tǒng)的IHPQDs存在嚴(yán)重的配體丟失問(wèn)題。特別是OAM，由于與量子點(diǎn)表面的弱結(jié)合和質(zhì)子化/去質(zhì)子化的化學(xué)平衡，很容易脫落。在本工作中，作者以常規(guī)熱注射法制備的量子點(diǎn)為母體，通過(guò)配體輔助再沉淀(LARP)法和電致發(fā)光(LE)工藝，成功地制備了咪唑陽(yáng)離子(如1-十四基-3-甲基咪唑溴化銨)修飾的量子點(diǎn)。
與母體量子點(diǎn)相比，修飾后的量子點(diǎn)，尤其是LE量子點(diǎn)，表現(xiàn)出更好的耐光穩(wěn)定性和表面鈍化性能，盡管其配體密度與傳統(tǒng)量子點(diǎn)相比有了很大的降低。理論模擬表明咪唑離子與量子點(diǎn)之間存在潛在的相互作用。引入咪唑陽(yáng)離子作為配體可能是提高IHPQDs穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)性質(zhì)的一種有前途的方法。
圖1。(A)LE過(guò)程中量子點(diǎn)溶液顏色變化的照片，上面的照片是在日光照射下拍攝的，下面的照片是在紫外光(365 nm)激發(fā)下拍攝的。(B)HI-量子點(diǎn)和(C)C14 LE-量子點(diǎn)的TEM圖像，兩者的插圖都顯示了量子點(diǎn)溶液在紫外光(365 nm)下的圖像。(D)HI-量子點(diǎn)和(E)C14 LE-量子點(diǎn)的粒徑分布。(F)HI-QDs表面的配體交換機(jī)理。
圖2。（a）光照老化實(shí)驗(yàn)照片。每個(gè)樣品使用4ml的HI-QDs母液，最后稀釋至10 ml。（b）相應(yīng)樣品的殘余發(fā)光強(qiáng)度。（c）一些典型樣品的光致發(fā)光衰減曲線。
圖3。(A)工作在20 mA的WLED的輸出光譜，插圖是工作的WLED的照片。(B)WLED的發(fā)光效率和相應(yīng)峰值的未歸一化發(fā)光強(qiáng)度隨安裝工作電流的變化。(C)含C14LE量子點(diǎn)的WLED和(D)含HI量子點(diǎn)的WLED的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度與工作電流的關(guān)系。
結(jié)果表明，咪唑溴化銨修飾的量子點(diǎn)對(duì)膠體和粉末兩種形式的量子點(diǎn)均表現(xiàn)出較好的表面鈍化和穩(wěn)定性，可用于WLED的制備。通過(guò)理論計(jì)算優(yōu)化了表面結(jié)構(gòu)，平衡了空間位阻和配位效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)咪唑陽(yáng)離子與表面Pb形成了較好的成鍵。
