Small Methods: 先进的表面调控量子点-聚合物发光复合材料

非重金属(I-III-VI族)胶体量子点具有低毒性、组分结构及发光性质可调性强等优点,在生物成像、白光LED、太阳能电池等领域应用前景十分广泛。近年来关于量子点的制备工艺取得了迅猛发展,具有超高发光量子产率以及近红外荧光性质的新型I-III-VI族核壳结构量子点材料也随之受到广泛关注。

为了得到高效稳定的发光器件,同时满足低成本、易工业化生产的需求,将这类量子点材料内嵌到聚合物之中有望在一系列低成本光伏材料(如光伏窗、太阳能收集器、光谱转换器等)中得到实际应用。然而目前制备量子点内嵌型聚合物的方法得到的器件透明度较低,光稳定性较差,这与量子点的表面工艺过程密切相关。如何通过简便的表面修饰改性手段提高量子点在聚合物集体中的分散性以及稳定性是目前的研究热点与难点之一。

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德累斯顿工业大学(TU Dresden)的Vladimir Lesnyak教授及其团队近日通过自由基聚合过程成功地将CuInS2@ZnS核壳结构胶体量子点封装在聚苯乙烯基体之中,形成的量子点内嵌型聚合物复合材料具有良好的透光率以及光稳定性。这得益于高效可控的量子点表面修饰工艺。在CuInS2表面外延生长的ZnS壳层可以在自由基聚合过程中有效保持量子点的稳定性,较弱的阳离子交换过程可以抑制发光蓝移。与此同时,暴露有大量双键的表面分子与苯乙烯有着良好的相容性,避免量子点因相分离引起的严重团聚问题。该发光复合材料在1000W白光照射下经过1000分钟长时间光照依然保持稳定的发光性质。同时该复合材料具有毒性低、合成工艺简单等优点,为大规模生产创造条件。

该工作对量子点内嵌型聚合物的设计和制备提供了新的思路,通过进一步对I-III-VI族量子点的组分结构进行调控有望将发光波长拓展至近红外区,进而有助于开发更多潜在应用价值。该文章以全文形式发表在Small Methods上(2017, DOI: 10.1002/smtd.201700189)。

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