[发明专利]一种CdSe量子点发光性能调控的方法

说明书

本发明属于胶体量子点发光材料领域，公开了一种CdSe量子点发光性能调控的方法，该方法是将CdSe量子点分散在溶剂中，同时向其中加入季胺化的吡啶类高分子和/或季胺化的吡啶类小分子，反应后即可得到表面钝化后的CdSe量子点；该方法能够中和CdSe量子点的表面悬空键，使荧光发射中辐射跃迁的比例增加，同时通过形成金属复合物来提升量子点的荧光量子产率，从而调控量子点发光性能。本发明通过向CdSe量子点表面引入吡啶类化合物、实现表面钝化，通过调节高分子的季胺化程度或小分子的浓度及体系的pH可以实现CdSe量子点的光致发光颜色改变，能够有效解决具有蓝光发射的CdSe量子点所需材料繁琐复杂，荧光量子产率较低等问题。

技术领域

本发明属于胶体量子点发光材料领域，更具体地，涉及一种CdSe量子点发光性能调控的方法，通过吡啶表面钝化CdSe量子点改善其光致发光。基于本发明方法，尤其能够调节CdSe量子点光致发蓝光。

背景技术

由于在显示、照明、生物医学和光通信方面的潜在应用，蓝色发光材料在光化学领域引起较大关注。例如，蓝光是固态照明和全彩显示蓝光发射的核心成分。迄今为止，已经开发了多种蓝色发光材料，其可以用作电子电路器件以及量子点发光二极管(QLED)。基于量子点的发光二极管的最新进展已经满足显示器的要求，必然需要提高其量子效率(EQE)[Gao,Q.et al.Visible quantum dot light-emitting diodes with simultaneous highbrightness and efficiency.Nature Photonics 2019,13(3),192-197.]。Chunxing She课题组报道了基于CdSe/ZnSe核/壳结构的发光二极管，其蓝色的最大外部量子效率可达到8.05％，相应的亮度为10,100cdm^-2。但蓝色QLED的制备仍面临较大困难：即使峰值EQE提高了10％以上，相应的亮度仍然非常低。因此，尽管在实现可调发光颜色方面取得了成功，但开发具有高荧光量子产率的蓝光发光材料仍然是一项艰巨的挑战。

胶体量子点具有可调谐光致发光(PL)、高热力学稳定性和高色纯性等独特的光学特性，在照明、光催化等领域得到了广泛的应用。2005年，Rosenthal等人首次报道了一种超小(1.5nm)CdSe纳米晶体(NC)，其在可见光光谱中具有宽泛的荧光发射，但荧光量子产率(QY)仅为2-3％。后来，他们发现用有机酸处理超小型CdSe NCs能够显着改善其QY。由于量子点表面积体积比大，通常会产生带边发射和表面陷阱发射的双重发射。这种光致发光的光谱特性在微小尺寸的CdSe量子点中普遍存在[S.J.Rosenthal.et al.J.Am.Chem.Soc.,2012,134,8006-8009.]。2013年，Kambhampati课题组描述了温度和表面配体交换改变了超小CdSe NCs的核心辐射和表面辐射的比例，通过温度控制可以实现CdSe NCs的高纯度蓝光发射。这也表明了外界条件可以改变量子点的发光颜色及强度，但实现它需要严苛的反应条件以及在合成中精准的时间控制[M.M.Krause.et al.Acs Nano,2013,7(7),5922-9.]。Andrey L.Rogach等通过荧光共振能量转移(FRET)这种光谱技术来研究混合纳米系统中的相互作用、构象和距离变化，概述了不同尺寸的CdTe半导体纳米晶体逐层组装多层的定向能量转移以及从单个棒状CdSe/CdS量子点到单个染料分子的能量转移，阐述了其带隙发光通过尺寸进行调节的规律[Rogach,A.L.et al.Energy transfer with semiconductornanocrystals.J.Mater.Chem.2009,19(9),1208-1221.]。此外，S.R.Cordero等的研究表明CdSe量子点单层的发光会受到吸附在表面上的水分子的相互作用的强烈影响。吸附水后表面状态的光诱导改变导致量子点中准可逆的发光变化。激子发射表现出近16nm(60meV)的指数蓝移[Cordero,S.R.et al.Photo-activated Luminescence of Cdse Quantum DotMonolayers.The Journal of Physical Chemistry B 2000,104(51),12137–12142.]。从目前报道的结果分析，现有的调节CdSe量子点发蓝光的方法比较繁琐，大多无法避免严格的反应条件及时间控制。