江莞、王连军等开发了一种离子液体辅助水热快速制备CIZS量子点的方法

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近日，材料学院博士研究生徐彦乔以第一作者身份在国际权威期刊Chemical Engineering Journal（中科院1区top，IF=10.652）上发表了题为“Highly efficient Cu-In-Zn-S/ZnS/PVP composites based white light-emitting diodes by surface modulation”的原创研究论文，指导老师为江莞教授、王连军教授和陈婷副教授，景德镇陶瓷大学为第一署名单位。
       随着环境污染和化石能源枯竭等问题的日益凸显，全球照明用电量占比高达22%，因此迫切需要发展节能环保的照明光源。LED（Light Emitting Diode）固态光源具有高效、环保、耐用等优点，被认为是替代传统白炽灯和荧光灯的理想选择。然而，商用白光LED面临着显色指数偏低的难题，为此发展高效率和高显色的白光LED成为了当前的主攻方向。Cu-In-Zn-S（CIZS）量子点具有无毒、斯托克斯位移大、波长可调、发射光谱宽等特点，是用于白光LED的理想材料。然而，目前大部分CIZS量子点都是在有机相中合成，在制备过程中存在合成温度高、需要保护气氛和有机溶剂消耗量大的问题，极大阻碍了其在照明领域的广泛应用。因此，开发水相合成技术成为近年来的研究热点。
       针对水相合成多元量子点存在反应时间较长、量子产率偏低等突出问题，开发了一种离子液体辅助水热快速制备CIZS量子点的方法。通过在反应过程中引入离子液体[Mim]BF4，利用BF4-与水反应形成的F-刻蚀纳米晶的表面悬键，同时结合[Mim]+对纳米晶表面的修饰作用，其荧光量子产率由6.2%提高至8.4%。此外，由于[Mim]BF4具有较低的表面张力，有效地提高了纳米晶的瞬间成核率，可将纳米晶的反应时间由5 h缩短至1 h。随后，利用宽带隙的半导体材料ZnS对CIZS纳米晶进行包覆，进一步将其量子产率提高至31.2%。为消除CIZS/ZnS纳米晶在制备白光LED中因颗粒团聚造成的荧光淬灭效应，制备了CIZS/ZnS/PVP复合荧光粉，并进一步与Lu3Al5O12:Ce3+荧光粉和蓝光芯片组装成白光LED。器件的LE高达90.11 lm/W，CRI和CCT分别为87.2和4977 K，在照明领域具有广阔的应用前景。

量子点

图1 不同离子液体添加量制备CIZS量子点的TEM照片及粒径分布直方图

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图2 CIZS/ZnS/PVP在白光LED中的应用

        江莞教授领导的结构功能一体化复合材料研究团队长期从事荧光材料的研究，近年来在Advanced Science、Chemical Engineering Journal、Nanoscale、Chemistry-A European Journal等高水平期刊上发表论文30余篇，取得了丰硕的研究成果。
        该研究得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金重点项目和景德镇市科技局项目等经费支持。
        论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126372


       文章来源：景德镇陶瓷大学