，近日，上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院量子點(diǎn)基能源與環(huán)境功能材料團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李良特別研究員帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)在提高量子點(diǎn)穩(wěn)定性研究中取得了突破性進(jìn)展，相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表在權(quán)威期刊《Journal of the American Chemical Society》上，內(nèi)容分別為具有自鈍化效應(yīng)的超穩(wěn)定量子點(diǎn)(J. Am. Chem. Soc., 2015, 137(39), 12430-12433)和在“無水”溶劑中進(jìn)行二氧化硅包覆鈣鈦礦量子點(diǎn)的方法(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(18), 5749-5752)。

　　量子點(diǎn)(半導(dǎo)體納米晶體)具有優(yōu)異的光電性能，基于量子效應(yīng)和發(fā)光特質(zhì)，量子點(diǎn)在照明、顯示、生命科學(xué)、熒光標(biāo)記、太陽能電池和光催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而“量子點(diǎn)的穩(wěn)定性”是制約量子點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵性瓶頸之一。近幾年，量子點(diǎn)穩(wěn)定性的研究取得了一定的進(jìn)展，但普遍存在不足。如巨型量子點(diǎn)，包覆近20層硫化鎘（CdS）的硒化鎘（CdSe）量子點(diǎn)，其熒光量子效率很低，只有20-30%，而且硫化物的外殼并不足以抵擋水分子和氧分子對量子點(diǎn)的破壞。國內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)枚趸杌蛘吒叻肿影驳确椒▉碓鰪?qiáng)量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，但因?yàn)榘策^程中會(huì)加入氨水或堿等催化劑，常常引起量子點(diǎn)熒光效率的降低。針對以上這些問題，李良團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將金屬防腐中的自鈍化概念引入到量子點(diǎn)領(lǐng)域，通過在量子點(diǎn)制備過程中摻雜自鈍化金屬元素Al，進(jìn)行Al摻雜量子點(diǎn)的研究。利用Al元素在量子點(diǎn)表面自動(dòng)氧化形成穩(wěn)定的保護(hù)層，有效降低光、溫度、濕度、氧氣等對量子點(diǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)穩(wěn)定性的增強(qiáng)。并探討了Al摻雜量子點(diǎn)的自鈍化機(jī)理，為自鈍化量子點(diǎn)的合成提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。相關(guān)成果由博士生李志春等人發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.5b05462)和Chem. Commun. (DOI: 10.1039/C5CC01137J)上。

　　新型有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦(CH3NH3PbX3, X = Cl, Br, I)量子點(diǎn)具有優(yōu)異的光學(xué)特性，但其對水和氧氣極為敏感，容易受到周圍環(huán)境的影響而發(fā)生熒光猝滅。目前只能通過引入一些高分子包裹材料來提高其穩(wěn)定性。而常用的無機(jī)透明材料二氧化硅等理論上是不可能包裹上去的，因?yàn)槎趸璧那膀?qū)體如正硅酸乙酯(TEOS)等，都是通過水解方法得到二氧化硅，而水、醇類、氨、巰基等都會(huì)快速猝滅鈣鈦礦量子點(diǎn)。針對鈣鈦礦量子點(diǎn)極為脆弱的特性，研究團(tuán)隊(duì)提出在“無水”環(huán)境中形成二氧化硅的方法，即在鈣鈦礦量子點(diǎn)的甲苯溶液中(水含量≈0.0623%)，直接引入正硅酸甲酯(TMOS)。由于正硅酸甲酯的水解速率很快(TEOS的4倍以上)，可快速消耗甲苯溶液中殘留的水分，在水解形成二氧化硅的同時(shí)，最大限度地降低了殘留水分對鈣鈦礦量子點(diǎn)的破壞。相對于純鈣鈦礦量子點(diǎn)，所得到的鈣鈦礦量子點(diǎn)/SiO2復(fù)合體的光穩(wěn)定性得到了極大的提升。該項(xiàng)研究提出的“無水”條件形成二氧化硅的方法適用于所有對水和氧等環(huán)境因素敏感的量子點(diǎn)。相關(guān)成果由博士后黃壽強(qiáng)等人發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.5b13101)上。