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华南理工&北京大学研究人员:首次引入一种离子液体稳定CsPbBr3量子点

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-04-30   来源:材料科学与工程  浏览次数:12
卤化铅钙钛矿量子点(QDs)的表面修饰在改善稳定性和调节光学性质方面具有广阔的应用前景。来自华南理工大学、北京大学的研究人员通过配体交换的方法成功地引入了1-烷基-3-甲基-咪唑阳离子,修饰后的量子点显示出较好的稳定性。相关论文以题目为“Stabilizing CsPbBr3quantum dots with conjugated aromatic ligands and their regulated optical behaviors”发表在Chemical Engineering Journal期刊上。
 
论文链接:
 
https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124453
 
所有无机卤化物钙钛矿量子点最近因其优异的光学性质而引起了极大的关注,包括窄而易调的发射,低激子结合能和长载流子扩散长度,高缺陷容忍度和高光致发光量子产率(PLQY)。所有这些特性使它们成为未来光电子器件应用的潜在候选者。自从IHPQDs首次出现以来,已经有大量的研究表明IHPQDs在发光二极管(LED)、激光器、光电探测器和太阳能电池中扮演着关键角色。
 
然而,对湿、热、光的不稳定性极大地限制了它的实际应用。传统的配体油酸(OA)和油胺(OAM)旨在稳定量子点,并?;に敲馐芡饨缁肪车木奂推苹?,但它们似乎被相对较长的链和高度动态的结合作用所削弱。修饰后的量子点显示出更好的表面陷阱钝化和成膜性能。传统的IHPQDs存在严重的配体丢失问题。特别是OAM,由于与量子点表面的弱结合和质子化/去质子化的化学平衡,很容易脱落。在本工作中,作者以常规热注射法制备的量子点为母体,通过配体辅助再沉淀(LARP)法和电致发光(LE)工艺,成功地制备了咪唑阳离子(如1-十四基-3-甲基咪唑溴化铵)修饰的量子点。
 
与母体量子点相比,修饰后的量子点,尤其是LE量子点,表现出更好的耐光稳定性和表面钝化性能,尽管其配体密度与传统量子点相比有了很大的降低。理论模拟表明咪唑离子与量子点之间存在潜在的相互作用。引入咪唑阳离子作为配体可能是提高IHPQDs稳定性和调节性质的一种有前途的方法。
 
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图1。(A)LE过程中量子点溶液颜色变化的照片,上面的照片是在日光照射下拍摄的,下面的照片是在紫外光(365 nm)激发下拍摄的。(B)HI-量子点和(C)C14 LE-量子点的TEM图像,两者的插图都显示了量子点溶液在紫外光(365 nm)下的图像。(D)HI-量子点和(E)C14 LE-量子点的粒径分布。(F)HI-QDs表面的配体交换机理。
 
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图2。(a)光照老化实验照片。每个样品使用4ml的HI-QDs母液,最后稀释至10 ml。(b)相应样品的残余发光强度。(c)一些典型样品的光致发光衰减曲线。
 
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图3。(A)工作在20 mA的WLED的输出光谱,插图是工作的WLED的照片。(B)WLED的发光效率和相应峰值的未归一化发光强度随安装工作电流的变化。(C)含C14LE量子点的WLED和(D)含HI量子点的WLED的相对发光强度与工作电流的关系。
 
结果表明,咪唑溴化铵修饰的量子点对胶体和粉末两种形式的量子点均表现出较好的表面钝化和稳定性,可用于WLED的制备。通过理论计算优化了表面结构,平衡了空间位阻和配位效应,发现咪唑阳离子与表面Pb形成了较好的成键。
 
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