钙钛矿量子点在光电子领域展现出巨大潜力,但其商业化应用受限于实验室规模的可放大性以及在惰性气氛中复杂的合成过程,尤其是碘基红光钙钛矿量子点。由弱键合配体损失导致的陷阱态以及复杂注射过程引起的成核/生长不均匀,会干扰可放大合成中钙钛矿量子点的性能。
本文南京理工大学曾海波和相恒阳等人通过一种强配位双配体策略,在环境空气中实现了CsPbI₃纯红光钙钛矿量子点的100倍可放大(800 mL)和克级(2.19 g)合成。该策略利用含磷氧基团的配体与Pb²⁺强相互作用,保护钙钛矿量子点免受湿气/氧气侵蚀,从而确保了环境空气中的可放大合成。放大100倍后的钙钛矿量子点未出现显著的发射位移或展宽(ΔPL = 0.7 nm,ΔFWHM = 0.8 nm),且光致发光量子产率保持在80%以上。
此外,基于可放大合成钙钛矿量子点的纯红光发光二极管保留了基于小规模合成钙钛矿量子点的发光二极管86.3%的外量子效率,显示出优异的批次一致性和钙钛矿量子点的商业化潜力。
研究亮点:
首创强配位双配体策略实现空气合成:引入含磷氧基的 DSPA 和 TPPO 双配体,其与 Pb²⁺ 的结合能(1.26 eV 和 1.25 eV)是传统油酸(0.74 eV)的近两倍,有效保护 PQDs 免受水氧侵蚀,首次实现无需惰性气氛的 CsPbI₃ 纯红光 PQDs 空气合成。
100倍放大与克级合成:突破传统热注入法对注射速度和设备规模的限制,通过直接倾倒实现前驱体快速混合,将合成规模从 8 mL 放大至 800 mL(100倍),单次获得 2.19 g 高纯度粉末,PLQY 仍保持 80% 以上,为目前报道的最大放大倍数。
卓越批次一致性与器件性能:放大100倍后 PQDs 的 PL 峰位偏移仅 0.7 nm,FWHM 展宽仅 0.8 nm,基于放大合成 PQDs 的 LED 器件 EQE 达 13.29%(小规模器件的 86.3%),CIE 色坐标(0.691, 0.304)稳定且符合 Rec.2020 标准,展现出优异的商业应用潜力。
Y. Su, H. Xiang, K. Zhang, et al. “ 100-Fold Scaling-Up, Gram-Level and Direct Ambient Synthesis of Perovskite Quantum Dots with High Batch Consistency.” Advanced Materials (2026): e72580.
https://doi.org/10.1002/adma.72580
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