• 技術(shù)資訊

    連續流合成高發(fā)光量子點(diǎn)

    2024-04-12 13:33:01

    在過(guò)去40年中,膠體量子點(diǎn)由于其獨特的光電性質(zhì),引起了許多關(guān)注,如CdSe、CdTe和PbS等二元量子點(diǎn)。由于量子點(diǎn)尺寸可調發(fā)光、能夠用單一光源激發(fā)多種熒光顏色、高亮度和長(cháng)期光穩定性等優(yōu)異性能,使其在生物傳感、藥物輸送、生物成像、LED和光催化等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。

    在合成量子點(diǎn)材料的過(guò)程中,介質(zhì)中鎘或鉛的重金屬毒性,以及有機相體系無(wú)法直接用于生物研究或在水中發(fā)生的光催化反應,這都限制了它們在生物醫學(xué)等領(lǐng)域的應用潛力。

    開(kāi)發(fā)更安全、更環(huán)保并且適用于水相體系的I-III-VI族三元量子點(diǎn)(I=Cu, Ag; III=In, Al, Ga, Bi; VI=S, Se, Te)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn),其中最為廣泛的案例是CuInS2(CIS)和AgInS2(AIS)。

    近年來(lái),連續流技術(shù)越來(lái)越受到重視,在新材料領(lǐng)域取得了不少新的研究成果。采用連續流水相合成高發(fā)光AgInS2及AgInS2/ZnS量子點(diǎn)的優(yōu)勢:

    · 更安全、環(huán)保,無(wú)重金屬毒性,可拓展應用范圍;

    · 突破釜式量子點(diǎn)水相合成工藝的一致性和重現性的挑戰;

    · 連續流技術(shù)精確控制反應條件,具有生產(chǎn)更嚴格尺寸控制和更高重現性的量子點(diǎn)的潛力。

    用于合成AIS核和AIS/ZnS核/殼量子點(diǎn)的方案

    1:用于合成AIS核和AIS/ZnS核/殼量子點(diǎn)的方案(P:泵;T:T型混合器,TR:管狀反應器,BPC:背壓控制器,SC:樣品收集器)

    AIS核量子點(diǎn)合成中,以等體積的GSH/In/Ag原液和硫前驅體溶液為反應原料,通過(guò)進(jìn)料泵輸送至反應器中,測試不同的反應條件:溫度(80、100、120和150℃)、壓力(3、5和8bar)、停留時(shí)間(8、10、15和30min),并以(NH4)2S作為硫前驅體進(jìn)行了相同測試。

    AIS/ZnS核/殼量子點(diǎn)合成中,將AIS核量子點(diǎn)和殼前驅體原液分別通過(guò)進(jìn)料泵輸送至反應器中,測試了如下反應條件:溫度(100和120℃)、壓力(3和5bar)、停留時(shí)間(8、10和15 min)。

    總結

    作者通過(guò)流動(dòng)化學(xué)水相合成法制備了AIS和AIS/ZnS核/殼量子點(diǎn),該方法可確保高發(fā)光樣品合成的高重現性;

    對連續流實(shí)驗參數進(jìn)行了高效優(yōu)化,所合成的AIS/ZnS核/殼量子點(diǎn)熒光量子產(chǎn)率最高可達83%;

    AIS核量子點(diǎn)相對較高的熒光量子產(chǎn)率(平均32%)可歸因于供體-受體對的重組過(guò)程中缺陷態(tài)的高密度;

    該連續流合成工藝非常穩健,易于放大,可用于生產(chǎn)高發(fā)光、不含有毒重金屬的AIS/ZnS核/殼量子點(diǎn)并可應用于照明、顯示和(生物)檢測等各種場(chǎng)景。

    Continuous Flow Aqueous Synthesis of Highly Luminescent AgInS2 and AgInS2/ZnS Quantum Dots

    https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c06849


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