微通道反应器合成高质量的无机钙钛矿量子点及其LED应用

提出一种快速、高效合成高质量无机钙钛矿量子点(Cs Pb Br3)的微通道反应器,通过调节前驱体的浓度和流速,可实现荧光光谱绿色至蓝色的转变,波长范围为515~464 nm。利用合成的绿色Cs Pb Br3量子点和红色荧光粉制备薄膜,覆盖在蓝色LED芯片表面上,在20 m A的驱动电流下获得流明效率最高可达62.93lm/W的白光。这种高效的白光LED展示出钙钛矿量子点在低成本显示、照明和光通信等应用领域中巨大的潜力。

全无机钙钛矿量子点的研究进展

近年来,在各类光电材料中,钙钛矿量子点以优异的性能脱颖而出。相对于有机-无机杂化钙钛矿量子点,全无机钙钛矿量子点(IPQDs)的稳定性更高。IPQDs因具有光吸收系数高、发射光谱窄、光致发光量子产率(PLQY)高、组成与尺寸可调、发射光谱可调以及光致发光和电致发光等特性而备受关注,是当前最具潜力的光电材料之一,广泛应用于发光二极管(LEDs)、太阳能电池、光电探测器、激光等领域。IPQDs材料尚存在许多问题,主要体现在以下几方面:(1)发光机理不够明确。仍需要大量全面而系统的研究来揭示其优异光电性能背后的内在机制。(2) CsPbCl_3的PLQY较低,需要进一步提高。(3)成分铅具有毒性。铅在IPQDs中的角色需要进一步剖析,为进一步发展无铅或少铅的钙钛矿材料奠定理论基础。(4)稳定性差。IPQDs在极性溶剂中极易分解或团聚;对光、氧气、湿度和温度的稳定性差;易发生阴离子交换。(5)量子点表面的长链绝缘配体不利于晶粒间电荷迁移。在充分钝化量子点表面的前提下,尽可能地减少配体对电荷迁移的阻碍是发展高效LEDs的有效途径。(6)为适应规模化生产,需要进一步优化制备工艺。近年来,研究者主要从亟待解决的毒性和稳定性问题展开研究,并取得了重大进展。通过使用无毒或低毒的金属(如Mn、Sn等)来全部或部分取代Pb,以及用聚合物材料来包覆IPQDs,均为解决该材料的毒性问题提供了有效方案。而通过掺杂Mn2+可提高钙钛矿晶格的形成能,从根源上改善了IPQDs的热稳定性。此外,利用有机、无机或高分子等材料包覆IPQDs,可以有效避免其与外界环境接触,进而提高该材料的稳定性。本文全面综述了近年来有关IPQDs的研究进展,包括合成方法、形貌、光学性质和表面性质。着重分析了该材料存在的稳定性和铅的毒性问题以及目前的解决方案。探讨了该材料在发光二极管、太阳能电池、光电探测器以及激光领域的应用前景。最后,总结了该材料有待解决的问题并展望了未来的发展方向。

基于全无机钙钛矿量子点辐致荧光效应的同位素电池研究

辐致光伏效应同位素电池因其具有小型化、长寿命等特点,已被广泛研究。研究工作主要致力于提升同位素电池的输出性能。本研究选取全无机钙钛矿量子点作为荧光材料,利用其发射光可调的特性以匹配不同的后端光伏器件,调控优化后同位素电池的最大输出功率显著提升,可提高2.51～3.97倍。基于上述研究结果讨论了优化后端器件的适配性对于核探测和核医学成像等领域的应用价值和参考意义。

B位离子掺杂全无机钙钛矿量子点的合成及性能研究进展

全无机钙钛矿量子点因其优异的发光性能得到了广泛的研究和关注。但是因为其本身的Pb元素带来的毒性和较差的稳定性,使其在生产和应用方面依然面临着诸多阻碍。B位掺杂作为一种有效改善钙钛矿量子点发光性能和降低其毒性的方法得到了长足的发展。本文介绍了近年来涌现出的便于合成B位掺杂全无机钙钛矿量子点的方法,并结合最新的研究进展,对B位掺杂的原理和其对于钙钛矿量子点发光性能和稳定性的影响机制进行了总结,同时展望了B位掺杂的全无机钙钛矿量子点未来的发展趋势及应用前景。

无机钙钛矿量子点改善ZnO基紫外探测器光响应时间的研究

近年来半导体量子点以其发光效率高、量子点尺寸具有可调的发射波长、特有的光学特性以及分离三角功能状态和光学振子密度大、温度不敏感的光学增益受到人们的极大关注。本文利用无机钙钛矿量子点(CsPbBr3)修饰ZnO基紫外探测器来改善响应时间。结果表明,修饰后的紫外探测器,在400 nm可见光照射下,器件的响应恢复时间反偏为2 s,正偏时间为10 s,恢复时间明显改善。

溶剂辅助CsPbBr3无机钙钛矿量子点薄膜自组装及光学性能研究

在高沸点有机溶剂中,利用热注入法制备CsPbBr3无机钙钛矿量子点.采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X线衍射仪、紫外-可见光吸收光谱仪和荧光光谱仪分析其形貌、晶相和光学性能.发现所制备的CsPbBr3无机钙钛矿纳米晶分散性良好,在400~510 nm波段光学吸收强烈,在509~530 nm波段发出强烈绿色荧光.采用乙酸乙酯/正己烷混合溶液进行洗涤,调控表面配体附着量.利用动态配体-表面界面对溶剂极性的敏感性,触发角对角或边对边组装,获得均匀致密,表面粗糙度仅约为3 nm的CsPbBr3无机钙钛矿纳米晶薄膜,在新型光电器件上具有更广泛的应用前景.

有机磷配体合成稳定全无机钙钛矿量子点

使用强配位能力的有机膦(TBP)作为配体合成钙钛矿量子点不仅光学性能优越,而且稳定性良好,能够至少30 d内保持良好的光学性能。更重要的是,使用TBP作为配位的全无机钙钛矿量子点的电致发光二极管的器件性能远远好于使用有机胺(OAM)作为配体的的钙钛矿量子点发光二极管的性能。其中,TBP-Cs Pb I3量子点作为发光层的PQLED的外量子效率(2.000%)远远大于OAM-Cs Pb I3为发光层的PQLED的外量子效率(0.198%)。

无机卤化物钙钛矿量子点微球腔荧光增强自参考温度传感研究

利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而,PeQDs只有一个光致荧光(PL)峰,其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰,因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中,我们提出了一种微球腔阵列(MCA)耦合PeQDs薄膜(MCA/PeQDs)的新型温度传感结构,利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式(WGMs)增强的Purcell效应提高了自发辐射速率,抑制了声子辅助猝灭效应,从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明,在223~373 K范围内,当PeQDs浓度为0.1316 mg/mL、微球腔直径为(19±1)μm时,该结构的绝对灵敏度(S_(a))与相对灵敏度(S_(r))可达到0.75 K^(-1)和1.95%·K^(-1)。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点,为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。

婴幼儿护肤品中违禁激素丙酸氯倍他索的荧光渐变型比色分析

丙酸氯倍他索(CP)是一种糖皮质激素,可用于治疗湿疹、银屑病等皮肤病。婴幼儿长期频繁使用含CP的护肤品可能会导致严重的健康隐患。CP属化妆品禁添加组分,急需开发一种快速、简单护肤品中违禁激素CP的检测方法。通过橙色发光全无机钙钛矿量子点(CsPbBr 1.5 I 1.5 QDs)和CP之间发生的卤素交换反应,荧光信号发生蓝移,偏移波长与CP浓度之间呈良好的线性关系,实现婴幼儿护肤品中CP含量的快速检测,检出限为0.2 mmol·L^(-1),检测时间为10 min。开发了用于婴幼儿护肤品中CP检测的荧光比色卡,可快速、准确、简便地用于婴幼儿护肤品中CP含量的检测。

基于钙钛矿纳米材料的碱性黄荧光比色法检测食品中的碱性黄

目的建立荧光比色法检测食品中非法添加碱性黄染料的分析方法。方法通过高温注射法制备油溶性全无机钙钛矿量子点(inorganic perovskite quantum dots,CsPbBrI_(2)QDs)。实际样品腐竹经研磨和甲苯浸泡后,取其上清液与红色发射的钙钛矿量子点混合,孵育4.5 h后测定溶液的荧光光谱。结果本方法得到以碱性黄浓度的对数为横坐标,以检测探针CsPbBrI_(2)QDs的发射峰偏移为纵坐标的标准曲线,线性范围为1~500μg/mL。该方法的检出限为0.78μg/mL,碱性黄在8、40、80、400μg/mL添加水平的回收率为95.27%~98.84%,相对标准偏差小于3.52%。结论该方法准确、便捷,适用于食品、饮料等中的碱性黄染料的快速检测。

CsPbX_(3)QDs@MOFs复合材料的研究综述

全无机钙钛矿量子点CsPbX_(3)(QDs)(X=Cl、Br、I)具有可覆盖整个可见光区(400~700 nm)的发射,单一发光峰较窄,量子效率较高,其发射波长和带隙可通过调节CsPbX_(3)中卤素原子X来实现调控。因CsPbX_(3)优异的光学特性而被广泛应用于显示领域,然而其稳定性较差等问题阻碍其进一步的应用。金属有机框架(MOFs)是一种多孔性的框架结构,因其独特的多孔结构,永久的孔隙率而作为一种基质载体来提高材料的稳定性。MOFs将QDs限制在主体内部不仅可以保护它们免受外部环境的刺激,使它们彼此隔离而不团聚,而且还可以实现各种新的特性和应用。将QDs限制在MOFs中所得的复合材料(CsPbX_(3) QDs@MOFs)具有比CsPbX_(3) QDs更优异的光学特性以及对周围环境更好的稳定性,复合材料(CsPbX_(3) QDs@MOFs)在光电器件,传感器以及加密与防伪领域有着广泛的应用。该综述首先介绍了CsPbX_(3) QDs相关结构、制备、光学性能和应用,以及现存问题。例如在毒性、稳定性、阴离子交换等方面及相应解决方法;其次介绍了MOFs结构、制备、特性及应用等相关内容;并对介绍复合材料CsPbX_(3) QDs@MOFs的制备、光学特性、应用,例如在白光二极管(WLEDs)、防伪和加密、用作催化剂、远程型白光发射器件中的应用,并实现了宽色域应用,验证了这些新型发光复合材料在背光显示应用中具有很大的应用前景。对复合材料CsPbX_(3) QDs@MOFs现阶段存在一些问题和需要改进方面提出一些见解,对下一步进行复合材料方向提供一些思路并对研究前景进行了展望。

CsPbI_(3)钙钛矿量子点的精细纯化及其高效发光二极管的研究

钙钛矿量子点发光二极管(QLEDs)因其色纯度高、颜色控制精准、色域广以及溶液可加工等特点,在显示和照明等领域有着极大的应用前景.针对红光钙钛矿CsPbI_(3)量子点纯化过程中相变和表面配体损失造成的荧光退化问题,本工作发展了一种甲苯和乙酸乙酯协同的混合溶剂纯化策略,能够避免纯化过程中的相变问题,获得了纯立方相的CsPbI_(3)量子点;此外,进一步提出了油胺碘(OAmI)调控量子点表面态的配体补偿工艺,解决了配体损失导致的荧光淬灭问题,发现在引入400μL的OAmI时,量子点兼具高的发光效率(PLQY为70%)和优异的电学性能,电驱动下的激子复合几率显著增加,最终实现了亮度为3090 cd/m2和外量子效率为15.67%的QLED.这种钙钛矿CsPbI_(3)量子点精细纯化的方案对开发高效量子点材料和实现高性能光电子器件具有重要的指导意义.