硫納米點(diǎn)（Sulfur nanodots,簡稱S-dots）具有無毒、原料來源豐富、易于溶液加工等優(yōu)點(diǎn),是一種新興發(fā)光納米材料。與廣泛研究的Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點(diǎn)、鈣鈦礦量子點(diǎn)以及碳點(diǎn)相比,S-dots的合成、光學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用研究尚處于初級階段,詳細(xì)總結(jié)S-dots研究的相關(guān)進(jìn)展將極大地推動該材料的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用發(fā)展。本文綜述了S-dots的合成、光學(xué)性質(zhì)表征及其在分析傳感、生物成像以及光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展,并對S-dots發(fā)展方向與前景進(jìn)行了展望,希望能為該領(lǐng)域研究人員提供參考。 

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報. 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

天然氣加工、石油等工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生的單質(zhì)硫成山堆積圖片[2]。

單質(zhì)硫的合成、加工歷史悠久,通過物理研磨、機(jī)械刻蝕以及化學(xué)氧化等策略可以將單質(zhì)硫/硫化物轉(zhuǎn)化為納米材料。然而,將單質(zhì)硫加工成發(fā)光材料仍處于研究的初步階段,且受到越來越廣泛的關(guān)注。2014年,李順興教授率先提出了相界面反應(yīng)策略制備發(fā)光S-dots(圖2)[13]。他們首先在有機(jī)溶液中合成CdS 量子點(diǎn),隨后加入HNO3水溶液,在有機(jī)相和水相的界面發(fā)生S2-的溶出和氧化,進(jìn)一步生成S-dots。獲得的S-dots具有良好的分散性,發(fā)射藍(lán)色熒光,熒光量子效率為0.549%。2018年,申麗華等創(chuàng)新性地提出了top-down的策略制備S-dots,該策略以塊體單質(zhì)硫?yàn)樵?通過NaOH處理,在聚乙二醇(PEG-400)的鈍化與穩(wěn)定下,制備了發(fā)光S-dots[14]。該課題組進(jìn)一步提出了S-dots的合成經(jīng)歷了“組裝-裂變”機(jī)理,單質(zhì)硫與NaOH反應(yīng)形成Na2S,并進(jìn)一步與單質(zhì)硫反應(yīng)生成不同尺寸的硫納米顆粒,顆粒之間發(fā)生組裝、裂變過程,最終達(dá)到熱力學(xué)、動力學(xué)平衡,生成穩(wěn)定的發(fā)光S-dots(圖3)。采用該方法制備的S-dots發(fā)射藍(lán)綠色熒光,具有激發(fā)波長依賴性。在紫外燈下能夠看到強(qiáng)烈的藍(lán)色發(fā)光,且其發(fā)射波長可以通過改變激發(fā)波長在420～561 nm調(diào)控。該材料的發(fā)射光譜相對較寬,半峰寬超過80 nm,主要原因?yàn)楹铣傻腟-dots尺寸分布不均勻,導(dǎo)致發(fā)光顏色分布范圍寬。其激發(fā)光譜具有量子點(diǎn)明顯特征,具有寬激發(fā)范圍,在350 nm處有一個寬峰。該合成策略一定程度上鈍化了表面缺陷,將其發(fā)光效率提高至3.8%。該工作為發(fā)光硫材料的制備開辟了一條嶄新的途徑,為光電器件構(gòu)筑、分析傳感、生物成像以及藥物輸送等領(lǐng)域提供了材料基礎(chǔ)[14-15]。多個課題組提出了多種合成策略對合成過程進(jìn)行調(diào)控,從而縮短合成時間,對發(fā)光顏色進(jìn)行調(diào)控,并進(jìn)一步提高發(fā)光效率。我們課題組發(fā)現(xiàn),“組裝-裂變”過程中加入H2O2可以顯著降低其平衡時間,且將發(fā)光效率提高至23%,發(fā)光顏色可以通過控制H2O2的加入量在藍(lán)色-綠色范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(圖4)[16]。通過光譜與結(jié)構(gòu)表征,我們發(fā)現(xiàn)H2O2的加入可以有效地鈍化S-dots的表面缺陷,抑制硫納米顆粒的組裝過程,從而降低平衡時間。同時,S-dots表面鈍化顯著降低了非輻射躍遷過程,從而提高了發(fā)光效率。

白光 LED 具有體積小、高效、節(jié)能、壽命長、驅(qū)動電壓低等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于全色顯示、交通信號燈以及室內(nèi)外照明[34-38]。熒光粉材料在白光LED器件構(gòu)筑中具有重要的作用,直接決定了器件的發(fā)光性能[39-41]。S-dots具有制備簡單、原料來源豐富、無毒等優(yōu)點(diǎn),在白光LED構(gòu)筑中顯示了巨大潛力。我們課題組首次報道了基于S-dots的白光LED構(gòu)筑工作。通過雙氧水輔助策略合成了藍(lán)光S-dots,并與橙色銅納米團(tuán)簇、紫外LED芯片結(jié)合構(gòu)筑了白光LED,在最佳條件下獲得了顯色指數(shù)91、色溫5 624 K的正白光,CIE色坐標(biāo)為(0.33,0.32)(圖10)[16]。該研究開創(chuàng)了S-dots光電器件的應(yīng)用先河,然而受到S-dots發(fā)光效率偏低、熱穩(wěn)定性差等因素制約,該白光LED器件的發(fā)光效率仍較低,需要進(jìn)一步改進(jìn)。周立課題組構(gòu)建了基于S-dots的發(fā)光凝膠、發(fā)光薄膜等樣品,為其在光電器件方面的應(yīng)用提供了更多材料基礎(chǔ)[20]。我們相信,隨著S-dots合成技術(shù)與光學(xué)調(diào)控性能的提高,更高效的白光LED器件將會問世。5.4 其他應(yīng)用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]ZnO量子點(diǎn)的制備及其在白光LED中的應(yīng)用[J]. 朱菲菲,楊柳,劉凱,劉為振,張涔,徐海陽,馬劍鋼.  發(fā)光學(xué)報. 2017(11)
[2]氧化物膜包覆堿土硫化物熒光粉的研究[J]. 郭崇峰,初本莉,徐劍,蘇鏘.  發(fā)光學(xué)報. 2004(04)



本文編號：3349527