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溶剂极性调节控制合成高荧光铯铅卤钙钛矿量子点及其在白光发光二极管上的应用
注：文末有研究团队简介及本文作者科研思路分析
全无机钙钛矿CsPbX3（X=Cl, Br, I）量子点由于具有杰出的光电性能已经成为纳米材料及其光电器件研究的热点。目前的合成方法或由于反应温度高或反应迅速，很难在动力学上控制量子点的生长过程基于上述情况，合肥工业大学材料科学与工程学院蒋阳教授（点击查看介绍）课题组和香港城市大学张文军教授合作通过采用一系列极性可调、结构相似的醚类溶剂和直接离子反应法，于低温（40-160 ℃）下成功合成出高荧光的CsPbX3量子点。通过改变溶剂极性和反应温度来探索钙钛矿量子点形核生长的动力学过程，结果表明随着溶剂极性的降低，CsPbX3量子点合成的可控程度逐渐提高，并提出了一个受Lamer和取向吸附生长机制同时控制的形核生长模型，这为动力学上控制合成高质量的全无机钙钛矿量子点提供了新的反应路线和有益的参考。同时，采用低极性溶剂在较低的反应温度下成功的合成出高荧光的铯铅卤钙钛矿量子点，将该量子点用在白光LED上获得显色指数高达93.2，色温为5447K，色坐标为（0.3339, 0.3617）。
图1. 量子点发光照片及其相应的色域显示（左边），相应的白光LED结构示意图及其光学性能显示。
图2. 在(a)高极性溶剂四乙二醇二丁醚中和(b)低极性溶剂中，CsPbBr3钙钛矿生长过程示意图。
相关研究结果发表在Adv. Funct. Mater.上，该项工作由博士生李国鹏和王辉共同完成。研究工作受到得到了国家自然科学基金、脉冲功率强激光技术国家重点实验室开放基金和高等学校博士学科专项研究基金的资助。
该论文作者为：Guopeng Li, Hui Wang, Ting Zhang, LongfeiMi, Yugang Zhang, Zhongping Zhang,Wenjun Zhang,* and Yang Jiang*
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201603734/full
Solvent-Polarity-Engineered Controllable Synthesis of Highly Fluorescent Cesium Lead Halide Perovskite Quantum Dots and Their Use in White Light-Emitting Diodes
Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 8478-8486, DOI: 10.1002/adfm.201603734
研究团队带头人简介
蒋阳，教授、博士生导师，合肥工业大学粉末冶金专业工学学士，材料学专业工学硕士，中国科学技术大学无机化学专业理学博士，香港城市大学博士后。曾作为日本学术振兴会（JSPS）访问学者，先后在日本大阪大学、丰桥技术科学大学访问研究。在香港城市大学超金刚石与先进薄膜研究中心（COSDAF））从事过博士后研究，后任研究员,高级访问学者。2004年入选教育部首批“新世纪优秀人才支持计划”，2004年获安徽省“十大杰出青年”荣誉称号，2006年入选安徽省高等学校学科带头人，2013年入选江苏省“高层次创新创业人才计划”。主持承担了国家863计划、国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才计划、总装重点创新项目、博士点基金项目，973计划子课题，军工863子课题，企业重大合作项目等20余项课题研究，主要从事半导体纳米材料与光电、储能器件，粉末冶金新材料与技术的研究。2005开始组建合肥工业大学微纳功能材料与粉末冶金研究所，为团队带头人。已经在国际著名学术期刊Adv. Mater., Adv. Func.Mater., J. Am. Chem. Soc., Small, Nanoscale, Green Chem., J. Mater. Chem., Chem. Mater., J. Power Source 等上发表论文100余篇，引用超过3500次，有授权发明专利20余项。获得过国家科技进步三等奖和安徽省科技进步一等奖，以及中国科学院院长奖。长期担任国际材料领域著名学术期刊： Adv. Mater., Adv. Func.Mater., J. Am. Chem. Soc., Adv. Energy Mater., Small, Nanoscale, Green Chem., J. Mater. Chem., Chem. Mater., J. Power Source等杂志的审稿人。担任过国家自然科学基金、博士后基金、科技部和教育部科技计划项目、中组部和教育部人才计划项目等评审专家。是中国西南地区硬质合金与钨钼材料战略联盟专家组成员。
http://www.x-mol.com/university/faculty/26826
课题组网站地址：
科研思路分析
实验中所用溶剂乙二醇二丁醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二丁醚三种醚类溶剂常作为涂料中的分散剂而被广泛使用，它们的极性介于十八烯（非极性溶剂）和N,N-二甲基甲酰胺（高极性溶剂）之间；且它们的结构相似，极性随着分子链长度可以调节。将这种中间极性的醚类溶剂用于量子点合成，可以观察溶剂极性对量子点形核生长的影响。