科学家开发一种新型量子点合成方法

 
 
科学家开发一种新型量子点合成方法  
 

华东理工大学化学与分子工程学院邢明阳教授与美国加州大学河滨分校Yadong Yin教授合作，在量子点合成领域获重大进展，研发出一种在纯水相中可大批量合成量子点的新方法。相关研究成果近日在线发表于国际学术杂志《化学》。

传统的发白光无机量子点（QDs）的制备方法主要依赖于将三原色（红、黄、蓝）发光量子点封装在固体矩阵中，这一方法面临着量子点易团聚发生荧光猝灭、合成控制复杂难以量产等挑战。

为此，该研究团队开发了一种直接在二氧化硅（SiO2）小球体相内生长量子点的液相合成新方法——“trapped NH4+”离子交换法。研究人员利用“trapped NH4+”易与Zn2+、Cd2+等金属阳离子发生离子交换反应的特性，成功地将金属阳离子引入SiO2小球体相，再通过室温硫化直接生成金属硫化合物，最后，通过巧妙的酸洗与醇洗过程（酸的浓度需要调控），可选择性地将SiO2小球表面覆盖的“bulk”硫化物洗掉，再通过高温煅烧实现SiO2小球体相量子点的晶化。在煅烧过程中，利用SiO2小球体相孔道的“限域效应”，有效抑制了量子点晶化过程中团聚现象的发生。

“该合成策略可通过调节煅烧温度，控制SiO2小球的孔道尺寸分布，从而利用孔道‘限域效应’实现对硫化锌等量子点荧光发射光谱半峰宽的调控。”该论文第一作者邢明阳告诉《中国科学报》，值得注意的是，整个量子点的合成过程是在纯水体系中完成，不需要任何油相试剂，也不需要加入任何有机“capping-agent”。 这一合成策略另一个优点是利用SiO2小球的孔道“限域效应”可在纯水相中实现量子点的量产，量产后的硫化锌等量子点可直接发射白光，并用于构筑发射白光的LEDs器件。

邢明阳表示，该白光量子点合成策略有效避免了传统合成方法所需的复杂的封装过程，为新型功能纳米复合材料的合成提供了一个新的通用平台，可以方便地将各种纳米颗粒结合到溶胶—凝胶衍生的胶体基质中。