，近日，上海交通大學環境科學與工程學院量子點基能源與環境功能材料團隊負責人李良特別研究員帶領其團隊在提高量子點穩定性研究中取得了突破性進展，相關成果連續發表在權威期刊《Journal of the American Chemical Society》上，內容分別為具有自鈍化效應的超穩定量子點(J. Am. Chem. Soc., 2015, 137(39), 12430-12433)和在“無水”溶劑中進行二氧化硅包覆鈣鈦礦量子點的方法(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(18), 5749-5752)。

　　量子點(半導體納米晶體)具有優異的光電性能，基于量子效應和發光特質，量子點在照明、顯示、生命科學、熒光標記、太陽能電池和光催化等領域具有廣泛的應用前景。然而“量子點的穩定性”是制約量子點領域發展的關鍵性瓶頸之一。近幾年，量子點穩定性的研究取得了一定的進展，但普遍存在不足。如巨型量子點，包覆近20層硫化鎘（CdS）的硒化鎘（CdSe）量子點，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的破壞。國內外研究團隊嘗試利用二氧化硅或者高分子包覆等方法來增強量子點的穩定性，但因為包覆過程中會加入氨水或堿等催化劑，常常引起量子點熒光效率的降低。針對以上這些問題，李良團隊創造性地將金屬防腐中的自鈍化概念引入到量子點領域，通過在量子點制備過程中摻雜自鈍化金屬元素Al，進行Al摻雜量子點的研究。利用Al元素在量子點表面自動氧化形成穩定的保護層，有效降低光、溫度、濕度、氧氣等對量子點的影響，實現量子點穩定性的增強。并探討了Al摻雜量子點的自鈍化機理，為自鈍化量子點的合成提供理論基礎和指導。相關成果由博士生李志春等人發表在J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.5b05462)和Chem. Commun. (DOI: 10.1039/C5CC01137J)上。

　　新型有機-無機雜化鈣鈦礦(CH3NH3PbX3, X = Cl, Br, I)量子點具有優異的光學特性，但其對水和氧氣極為敏感，容易受到周圍環境的影響而發生熒光猝滅。目前只能通過引入一些高分子包裹材料來提高其穩定性。而常用的無機透明材料二氧化硅等理論上是不可能包裹上去的，因為二氧化硅的前驅體如正硅酸乙酯(TEOS)等，都是通過水解方法得到二氧化硅，而水、醇類、氨、巰基等都會快速猝滅鈣鈦礦量子點。針對鈣鈦礦量子點極為脆弱的特性，研究團隊提出在“無水”環境中形成二氧化硅的方法，即在鈣鈦礦量子點的甲苯溶液中(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，最大限度地降低了殘留水分對鈣鈦礦量子點的破壞。相對于純鈣鈦礦量子點，所得到的鈣鈦礦量子點/SiO2復合體的光穩定性得到了極大的提升。該項研究提出的“無水”條件形成二氧化硅的方法適用于所有對水和氧等環境因素敏感的量子點。相關成果由博士后黃壽強等人發表在J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.5b13101)上。