河北大学王振光Angew. : 硫量子点新突破
Yolerz Yolerz 2019-03-31

量子点具有激发波长范围宽、发射波长可连续调控、光稳定性好以及荧光发射峰窄、对称等优点,在太阳能电池、发光二极管、光电探测器以及分析检测等领域中得到了广泛应用。大部分量子点是基于II-VI和IV-VI族的含铅和镉物质,其重金属毒性限制了进一步发展及应用。鉴于硫材料储量丰富、无毒、生物相容性好等优点,人们将研究目光转向了硫量子。硫量子点的研究处于起步阶段,荧光量子产率偏低(3.8%),且发光机理不明确。河北大学青年学者王振光及其团队发明了一种H2O2辅助的硫量子点合成方法,首先通过NaOH将块体升华硫刻蚀成纳米级别的颗粒,然后加入H2O2对其表面进行钝化处理,得到了荧光量子产率23%的硫量子点,且发光颜色可以通过控制H2O2的加入量调节(从绿色到蓝色),具体流程见下图1.

                                             

图1.不同颜色硫量子点合成路线示意图。

图2.硫量子点的表征:(a)XPS, (b) FTIR, (c) 不同激发能量下的量子产率,(d)不同发光颜色硫量子点(e,f)不同发光波长下的荧光寿命结果。


随后通过TEM、吸收光谱、荧光光谱、XPS、FTIR、激发依赖量子产率以及瞬态荧光等测试手段对硫量子点的发光机理进行了探索,见图2。结果证实硫量子点的荧光是硫核与表面态综合作用的结果,发光颜色随着硫核的大小变化(量子限阈效应的典型表现),对表面态的钝化处理可以降低荧光损耗,从而提高量子产率。最后作者利用蓝色硫量子点与橙色铜纳米团簇构建了白光LED,实现了高显色指数的正白光。该工作受到了国家基金委、河北省基金委以及河北大学高端人才引进项目的支持。

 

Henggang Wang, Zhenguang Wang, Yuan Xiong, Stephen V. Kershaw, Tianzi Li, Yue Wang, Yongqing Zhai, Andrey L. Rogach, Hydrogen Peroxide Assisted Synthesis of Highly Luminescent Sulfur Quantum Dots. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201902344

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902344

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