浙江大学彭笑刚等人JACS：单分散CdSe 量子点合成新进展

第一作者：Liulin Lv

通讯作者：彭笑刚，李炯昭

通讯单位：浙江大学

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研究背景

近年来，具有三维量子限制区的胶体点状半导体纳米晶（量子点：QDs）因其强烈的尺寸依赖性发射特性和溶液可加工性而得到广泛研究。经过40年的广泛研究，关于QDs的大小和尺寸分布的综合控制已经有了很大的进步，但具有可控小平面的点状QDs的研究还远远不够。

成果简介

近日，浙江大学彭笑刚教授，李炯昭报道了通过两步合成策略，所合成的闪锌矿CdSe QDs具有预期的对称性，即立方体形状的QDs被包裹在六个相等的(100)面上。

图1.闪锌矿CdSe QDs。

要点1：立方体QDs制备

合成第一步包括以羧酸镉为Cd的前驱体和表面配体合成小尺寸（3 nm）的CdSe QDs的种子，即形核。十八烯中的Se悬浮液（Se-SUS）是Se的前驱体，十八烯是非配位溶剂。

第二步是生长立方体形状的CdSe QDs，首先，将Se前驱体转变为十八烯中的Se溶液（Se-ODE），然后将Se-ODE在270 ℃下滴加到步骤1中合成的Cd前驱体、溶剂和种子的反应混合物中。

其次，在加入CdSe种子之前，将硬脂酰氯（R‘CoCl）加入到脂肪酸镉溶液（Cd(RCOO)₂）中，以获得混合镉盐（CdCl_x(RCOO)_2−x，x<1）的光学透明溶液。结果显示，用0.083 mg的种子与4 ml的十八烯反应，在种子生长4 h后，可得到7.4 mg立方体QDs和1.7mg非立方体QDs，合成的立方体QDs的总收率约为80%。

图2. CdSe QDs结构表征。

要点2：生长机制

研究发现，单分散尺寸、独特的刻面结构和单晶性使得CdSe QDs具有最窄的系综光致发光（半高全宽为52 meV）。此外，成核阶段通过降低作为唯一配体来源Cd(RCOO)₂的浓度，可以选择性地形成小尺寸的CdSe量子点（≤3 nm）作为种子，适合于立方形量子点的生长。

同时，以可溶性CdCl_x(RCOO)_1−x(x=0.1∼0.2)形式引入的氯离子配位体虽然成核效果不佳，但在热力学上稳定了（100）晶面，同时在动力学上加速了Se离子在（100）晶面上的沉积。

图3. 纳米晶的形貌演变。

小结

研究结果表明，通过配体控制成核和生长，同时合成尺寸和表面结构均为单分散的QDs完全可行。

参考文献

Liulin Lv, et al, Monodisperse CdSe Quantum Dots Encased in Six (100) Facets via Ligand-Controlled Nucleation and Growth, J. Am. Chem. Soc, 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c06914

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c06914

信息来源：奇物论

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