鹵化鉛鈣鈦礦量子點(QDs)的表面修飾在改善穩(wěn)定性和調節(jié)光學性質方面具有廣闊的應用前景。來自華南理工大學、北京大學的研究人員通過配體交換的方法成功地引入了1-烷基-3-甲基-咪唑陽離子，修飾后的量子點顯示出較好的穩(wěn)定性。相關論文以題目為“Stabilizing CsPbBr3quantum dots with conjugated aromatic ligands and their regulated optical behaviors”發(fā)表在Chemical Engineering Journal期刊上。
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https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124453
所有無機鹵化物鈣鈦礦量子點最近因其優(yōu)異的光學性質而引起了極大的關注，包括窄而易調的發(fā)射，低激子結合能和長載流子擴散長度，高缺陷容忍度和高光致發(fā)光量子產率(PLQY)。所有這些特性使它們成為未來光電子器件應用的潛在候選者。自從IHPQDs首次出現以來，已經有大量的研究表明IHPQDs在發(fā)光二極管(LED)、激光器、光電探測器和太陽能電池中扮演著關鍵角色。
然而，對濕、熱、光的不穩(wěn)定性極大地限制了它的實際應用。傳統(tǒng)的配體油酸(OA)和油胺(OAM)旨在穩(wěn)定量子點，并保護它們免受外界環(huán)境的聚集和破壞，但它們似乎被相對較長的鏈和高度動態(tài)的結合作用所削弱。修飾后的量子點顯示出更好的表面陷阱鈍化和成膜性能。傳統(tǒng)的IHPQDs存在嚴重的配體丟失問題。特別是OAM，由于與量子點表面的弱結合和質子化/去質子化的化學平衡，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為母體，通過配體輔助再沉淀(LARP)法和電致發(fā)光(LE)工藝，成功地制備了咪唑陽離子(如1-十四基-3-甲基咪唑溴化銨)修飾的量子點。
與母體量子點相比，修飾后的量子點，尤其是LE量子點，表現出更好的耐光穩(wěn)定性和表面鈍化性能，盡管其配體密度與傳統(tǒng)量子點相比有了很大的降低。理論模擬表明咪唑離子與量子點之間存在潛在的相互作用。引入咪唑陽離子作為配體可能是提高IHPQDs穩(wěn)定性和調節(jié)性質的一種有前途的方法。
圖1。(A)LE過程中量子點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-量子點和(C)C14 LE-量子點的TEM圖像，兩者的插圖都顯示了量子點溶液在紫外光(365 nm)下的圖像。(D)HI-量子點和(E)C14 LE-量子點的粒徑分布。(F)HI-QDs表面的配體交換機理。
圖2。（a）光照老化實驗照片。每個樣品使用4ml的HI-QDs母液，最后稀釋至10 ml。（b）相應樣品的殘余發(fā)光強度。（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)光效率和相應峰值的未歸一化發(fā)光強度隨安裝工作電流的變化。(C)含C14LE量子點的WLED和(D)含HI量子點的WLED的相對發(fā)光強度與工作電流的關系。
結果表明，咪唑溴化銨修飾的量子點對膠體和粉末兩種形式的量子點均表現出較好的表面鈍化和穩(wěn)定性，可用于WLED的制備。通過理論計算優(yōu)化了表面結構，平衡了空間位阻和配位效應，發(fā)現咪唑陽離子與表面Pb形成了較好的成鍵。
