SCN掺杂提高CsPbI3胶体量子点的稳定性和光探测性能

无机卤化物钙钛矿CsPbI₃胶体量子点因其优越的光电性能在光伏和发光器件领域中表现出极大的发展前景。然而,CsPbI₃较差的稳定性阻碍了实际应用。为此,我们采用SCN?离子掺杂CsPbI₃(SCN-CsPbI₃)量子点用于提高量子点的光学性能和稳定性。研究表明,SCN?离子掺杂不仅减少了量子点缺陷、改善了光学性能,还提高了Pb-X键能、量子点结晶质量以及钙钛矿结构稳定性。结果表明,SCN-CsPbI₃量子点的荧光量子产率(PLQY)超过90%,远高于未掺杂原始样品(PLQY为68%)。高的荧光量子产率表明量子点具有较低的缺陷态密度,这归咎于缺陷的减少。空间限制电荷和时间分辨荧光光谱等研究也证实SCN?离子掺杂减少了量子点的缺陷。此外,SCN-CsPbI₃量子点展现出很好的抗水性能,其荧光强度在水中浸泡4 h后依然保持85%的初始值。而未掺杂原始样品的荧光性能很快消失,这是因为水诱导其相变。基于SCN-CsPbI₃量子点的光电探测器表现出宽波域响应(400–700 nm),高的响应率(90 mA·W^?1)和超过1011 Jones的探测度,远高于未掺杂原始量子点探测器的性能(响应率为60 mA·W^?1和探测度为1010 Jones)。     

溶剂热插层法制备荧光石墨相氮化碳量子点及其在Fe3+检测中的应用

利用溶剂热法, 基于氢氧化钾的插层作用制备了荧光氮化碳量子点(g-C₃N₄ QDs). 所获得的氮化碳量子点具有良好的水溶性和荧光稳定性. 透射电子显微镜(TEM)照片显示, 氮化碳量子点的粒径约为2.3 nm; X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)结果表明, 氮化碳量子点表面存在大量的亲水基团; 荧光发射光谱(PL)结果表明, 氮化碳量子点具有激发波长依赖性. 基于三价铁离子(Fe³⁺)对荧光氮化碳量子点荧光的猝灭现象, 构建了一种用于检测Fe³⁺的荧光传感器, 在Fe³⁺浓度为5~100 μmol/L范围内, 检测体系表现出良好的线性关系, 检出限约为0.5 μmol/L, 实现了对Fe³⁺的高效、 灵敏、 选择性检测.     

多色高发光效率CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点的制备及其在发光二极管中的应用

采用室温合成法制备出一系列具有高发光效率和多色发光的CsPbX₃钙钛矿量子点(PQDs),反应全过程快速简便,且通过调节不同的卤素组成(Cl,Br,I)可以实现CsPbX₃ PQD的多色发光。 通过表征证明,CsPbX₃ PQDs呈立方晶型,平均粒径约为10 nm,发射光谱覆盖可见光波长范围为410~630 nm,半峰宽14~38 nm,荧光量子产率10%~90%。 最后将CsPbX₃ PQDs应用于发光二极管(LED)器件的制备中,在恒定电压下工作时,能保持LED器件的发光颜色、强度和颜色坐标不变。     

Ag2S基近红外II区荧光量子点的水相合成优化探究

具有近红外II区荧光的Ag₂S量子点(QDs)因具有带隙窄、Stokes位移大及光稳定性好等优点而在生物成像领域具有广阔应用前景. 然而, 传统有机相合成的Ag₂S量子点水溶性与生物相容性较差, 而水相合成Ag₂S量子点的荧光又很难到近红外II区, 这严重制约了Ag₂S量子点的生物医学应用推广. 因此, 优化探究具有近红外II区荧光发射的Ag₂S基量子点的水相合成方法具有重要意义. 采用核掺杂ZnS、表面阳离子(Zn²⁺)改性以及调控表面配体制备出一系列Ag₂S基量子点, 发现核掺杂和表面阳离子改性均使Ag₂S基量子点的荧光呈现剂量依赖性蓝移; 而将表面配体由树枝状短链(Captopril)更换为长直链(11-巯基十一烷酸, MUA)时, Ag₂S基量子点的发射峰红移至1105 nm(近红外II区)且半峰宽更窄. 本研究发现, 相比核掺杂和表面阳离子改性, 优化表面配体更容易在水相中制备出具有近红外II区荧光的Ag₂S基量子点. 本工作为近红外荧光量子点的水相合成及优化提供了基础研究数据.     

双官能Fe3O4/CdSe/CdS荧光磁性复合物的制备和表征

采用化学共沉淀法, 以FeCl₂•4H₂O和FeC1₃•6H₂O为原料制备磁性Fe₃O₄纳米颗粒(MNPs), 采用氨基酸对其进行修饰使其表面连上氨基. 用巯基乙酸作为稳定剂合成了水溶性的CdSe/CdS量子点, 并利用偶联剂1-乙基-3-(3-二氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)连接氨基修饰的Fe₃O₄和带有羧基的CdSe/CdS, 成功制备了Fe₃O₄/CdSe/CdS荧光磁性纳米颗粒. 该荧光磁性纳米复合物保留了CdSe/CdS量子点优异的荧光特性, 平均粒径在40 nm左右; 磁化曲线表明此纳米复合物具有超顺磁性. 这种双官能复合纳米颗粒有望成为新型荧光磁性双标记复合微粒而广泛应用于免疫检测、荧光追踪、磁性分离等领域.     

水相合成近红外CdTe量子点用于体液中硫醇的检测

通过降低反应物中L-半胱氨酸(L-Cys)的比例,在水相快速合成了近红外CdTe量子点,使之对巯基化合物产生荧光响应. 并以此构建了一种基于表面配体缺失的CdTe近红外荧光量子点的巯基探针,为生物样品中的硫醇检测提供简便经济、高灵敏度和高选择性的新方法. 在其它多种氨基酸和生物液体中主要离子、分子共存的情况下,我们所制备的近红外量子点对L-Cys、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)的荧光检测中显示了良好的选择性和灵敏度. 在血清和细胞提取液中,加标5.0 μmol·L^-1硫醇的回收率均在90%～109%范围内. 该方法对L-Cys,Hcy和GSH的检出限(3s)分别为43,46和63 nmol·L^-1.     

磁性荧光纳米材料的制备与性能

采用表面活性剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰Fe₃O₄磁性纳米粒子, 经质子化后, Fe₃O₄磁性纳米粒子表面披覆大量的正电荷, 与表面带负电荷的巯基丙酸(MPA)修饰的核壳CdSe/CdS/ZnS量子点(QDs)通过强烈的静电作用而发生组装, 得到兼具磁性和荧光性能的磁性荧光纳米材料. 利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计和振动样品磁强计(VSM)等测试手段对磁性荧光纳米材料进行表征. 研究表明, 由两种粒子组装的核壳结构复合粒子拥有良好的磁性能和荧光性能.     

第二近红外窗口荧光Ag2Te量子点的合成

以巯基辛烷为表面配体, 通过调控Ag前体和Te前体的比例, 制备了第二近红外窗口荧光Ag₂Te量子点. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射光谱(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见-近红外吸收光谱和荧光光谱等对产物进行了表征. 结果表明, 制得了粒径均一、 分散性好的油溶性Ag₂Te量子点, 其最大荧光发射波长位于1320 nm, 荧光量子产率高达4.2%.     

基于聚合物多齿配体的高性能CdTe量子点的微波水相合成

针对当前水相合成的量子点(QDs)光性能与稳定性等方面存在的不足,发展了基于聚合物多齿配体的水相制备策略.利用巯基修饰的聚丙烯酸(PAA-SH)作为多齿配体代替常用的巯基丙酸等单齿配体,结合微波辅助加热制备了CdTe量子点,研究了多齿配体对量子点的生长机制与荧光性能的影响.以PAA-SH为配体制备的CdTe量子点荧光性能优异(荧光量子效率(PLQY)可达75%),流体力学直径较小(~10 nm),稳定性也有明显提高.基于聚合物多齿配体的量子点制备技术有助于实现生物医学研究中急需的兼具高亮度、高稳定性、小尺寸等特征的高性能量子点生物探针的制备.     

量子点敏化太阳能电池研究进展

量子点敏化太阳能电池(QDSCs)因其制备成本低、工艺简单及量子点(QDs)本身的优异性能(如尺寸效应、多激子效应)等优点,近年来受到广泛关注。在此类电池中,无机半导体量子点敏化剂作为吸光材料,其自身的光电性质、制备方法、表面缺陷、化学稳定性及其在TiO₂光阳极上的敏化方法等是影响电池性能的关键。本文综述了无机半导体量子点敏化剂(包括窄带隙二元量子点、多元合金量子点及Type-Ⅱ核壳量子点)的最新研究进展,重点介绍了胶体量子点的制备方法;分类阐释了量子点在TiO₂光阳极表面的沉积与敏化方法,特别是双官能团辅助自组装吸附法;总结了针对提高电子注入效率和减少复合的量子点表面修饰方法;最后简要介绍了QDSCs的电解质和对电极的研究进展。     

The effects of chemisorption on the luminescence of CdSe quantum dots

We report on the effects of Lewis bases and other ligands on radiative recombination in CdSe quantum dots (QDs) in several solvents. Long-chain primary amines are found to be the most efficacious capping agents for CdSe QDs in nonpolar solvents. Primary alkylamines are superior to secondary and tertiary alkylamines. The kinetics of chemisorption and desorption in less polar solvents, such as hexane or chloroform, are temperature controlled and obey a Langmuir isotherm. Mercaptan adsorption also obeys a Langmuir isotherm, and alkylmercaptans rapidly displace amines, leading to luminescence quenching. In more polar solvents, such as toluene, ligands desorb, leading to luminescence quenching. It is proposed that surface Cd vacancies function as nonradiative recombination centers. The adsorption of a Lewis base to the QD raises the surface vacancy energy close to, or above, the conduction band edge and eliminates electron capture by the surface vacancies. Solvent polarity has a strong effect on luminescence since the solvent determines the extent of ligand adsorption to the QD surface.     

In Situ Ligand Bonding Management of CsPbI3 Perovskite Quantum Dots Enables High-Performance Photovoltaics and Red Light-Emitting Diodes

To fine-tune surface ligands towards high-performance devices, we developed an in situ passivation process for all-inorganic cesium lead iodide (CsPbI₃) perovskite quantum dots (QDs) by using a bifunctional ligand, L-phenylalanine (L-PHE). Through the addition of this ligand into the precursor solution during synthesis, the in situ treated CsPbI₃ QDs display significantly reduced surface states, increased vacancy formation energy, higher photoluminescence quantum yields, and much improved stability. Consequently, the L-PHE passivated CsPbI₃ QDs enabled the realization of QD solar cells with an optimal efficiency of 14.62 % and red light-emitting diodes (LEDs) with a highest external quantum efficiency (EQE) of 10.21 %, respectively, demonstrating the great potential of ligand bonding management in improving the optoelectronic properties of solution-processed perovskite QDs.     

Synthesis of bovine serum albumin imprinted Mn:ZnS quantum dots

A novel bovine serum albumin（BSA） imprinted Mn-doped ZnS quantum dots（Mn:ZnS QDs） is firstly reported.The molecular imprinted polymer（MIP） functionalized Mn:ZnS QDs（Mn:ZnS@SiO₂@MIP） include the preparation of Mn:ZnS QDs,the coating of silica on the surface of Mn:ZnS QDs,and the functional polymerization by sol-gel reaction using 3-aminophenylboronic acid as the functional and cross-linking monomer in the presence of BSA（Mn:ZnS@SiO₂@MIP-BSA）,and then the elution of the imprinted BSA on the surface of Mn:ZnS@SiO₂ QDs.The results showed that the phosphorescence of Mn:ZnS@SiO₂@MIP is stronger quenched by BSA than that of non-imprinted one（Mn:ZnS@SiO₂@NIP）,indicating that the selectivity of the imprinted Mn:ZnS quantum dots toward BSA is superior to that of non-imprinted one.     

表面配体对CdSe量子点发光性质的影响

本文采用热注入法合成了以油胺/油酸为表面配体的、粒径均一的CdSe量子点(CdSe QDs)。调节表面配体交换中辛硫醇与CdSe QDs的比例,研究了表面配体对CdSe QDs光致发光及电致化学发光性质的影响,并提出了CdSe QDs的发光模型。结果表明,辛硫醇表面配体显著影响CdSe QDs的带边发射和深能级陷阱发射,因而导致CdSe QDs光致发光强度的显著降低,以及电致化学发光强度的增加。上述结果为进一步提高量子点的发光性能提供了依据。     

液体石蜡体系中CdSeS三元量子点的制备及性能

采用液体石蜡为反应溶剂, 油酸为Cd源的溶剂和配体, 在无磷条件下通过用高温热解法合成了高质量的CdSeS三元合金量子点. 用透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射仪(XRD)和能量色散X射线分析仪(EDX)等对产物的性能进行了表征. 结果表明, 反应温度、 反应时间和Se与S的比例等因素均对量子点的生长过程及光学性能产生影响. 采用该方法制得的CdSeS三元合金量子点均为立方闪锌矿结构, 且形成了一种内富S外富Se的成分梯度结构, 其最大发射波长可在370~595 nm(近紫外~橙红色)范围内连续可调, 量子效率最高可达65%. 该体系下制备的CdSeS三元量子点具有良好的热稳定性和光稳定性.     

Encapsulation of Quantum Dots Inside Liposomal Hybrid Cerasome Using a One-Pot Procedure

A one-pot strategy for the fabrication of the quantum dots loaded cerasome has been successfully developed based on the condensation of dihexadecylamine and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, followed by spontaneous encapsulation and solubilization of hydrophobic quantum dots into the hybrid liposomal cerasomes in combination of self-assembly and sol-gel process. Fourier transform infrared spectroscopy and mass spectra prove the formation of the intermediate organoalkoxysilane with a lipid-like structure, which forms cerasome vesicles. After encapsulation into cerasome, quantum dots become well dispersed in aqueous solution. Such water-soluble QD cerasomes exhibit a better photostability and retain the luminescence property of the original hydrophobic quantum dots.     

CuInS_2量子点敏化太阳能电池中尺寸依赖的电子注入和光电性质

研究了CuInS2(CIS)量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的电子注入和器件性能与粒子尺寸之间的依赖关系.首先合成了不同尺寸的CuInS2量子点(QDs),制备了CuInS2量子点敏化的TiO2薄膜,并组装了量子点敏化太阳能电池.通过循环伏安法确定了CuInS2量子点的能级位置.采用时间分辨荧光光谱分析测量了CuInS2量子点到TiO2薄膜的电子转移速率和效率.结果发现,随着粒子尺寸从4.0 nm减小到2.5 nm,电子注入速率略微增加而电子注入效率减小,同时量子点敏化太阳能电池的开路电压基本不变,而光电转换效率、短路电流和填充因子(FF)均减小.上述研究结果表明量子点敏化太阳能电池性能的优化可以通过改变量子点的尺寸来实现.     

Hydrophilic alginate based multidentate biopolymers for surface modification of CdS quantum dots

We report that sodium alginate and its graft-copolymers with (2-dimethylaminoethyl) methacrylate may attach to the surface of colloidal CdS-thioglycerol quantum dots (QDs) via a ligand exchange process and result in water-soluble and highly stable QD supramolecules. Optical properties of modified QDs in water showed that the emission intensity of QDs was still high after surface passivation.