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荧光硫量子点材料研究突破进展

 近日,国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition杂志在线发表了我院翟永清教授、王振光博士等人在荧光量子点材料研究领域取得的突破性研究成果。该研究将硫量子点的荧光量子产率大幅提升至23%,刷新了此类材料的相关记录,并对发光机理进行了深入探讨。

量子点在太阳能电池、发光二极管、光电探测器以及分析检测等领域中已得到了广泛应用。然而,大部分量子点是基于II-VIIV-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。

作者提出一种H2O2辅助的硫量子点合成方法(如图1所示),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)。 通过TEM、吸收光谱、荧光光谱、XPSFTIR、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深入研究,如图2所示。研究发现,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而改变(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。

我院硕士研究生王恒刚为本成果的第一作者,翟永清、王振光为通讯作者,河北大学为第一单位。本研究得到了国家自然科学基金(21804030)、河北大学高层次人才引进启动项目的经费支持。
   
全文链接如下:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902344

         
                                                  
                     
 

1.不同颜色硫量子点合成路线示意图。

     
         
     2.硫量子点的TEM、荧光光谱以及紫外可见吸收光谱表征结果。





 

科研办公室
2019.04.03