連續流合成高發光量子點

在過去40年中，膠體量子點由于其獨特的光電性質，引起了許多關注，如CdSe、CdTe和PbS等二元量子點。由于量子點尺寸可調發光、能夠用單一光源激發多種熒光顏色、高亮度和長期光穩定性等優異性能，使其在生物傳感、藥物輸送、生物成像、LED和光催化等領域有著廣泛的應用。

在合成量子點材料的過程中，介質中鎘或鉛的重金屬毒性，以及有機相體系無法直接用于生物研究或在水中發生的光催化反應，這都限制了它們在生物醫學等領域的應用潛力。

開發更安全、更環保并且適用于水相體系的I-III-VI族三元量子點（I=Cu, Ag; III=In, Al, Ga, Bi; VI=S, Se, Te）成為近年來的研究熱點，其中最為廣泛的案例是CuInS2(CIS)和AgInS2(AIS)。

近年來，連續流技術越來越受到重視，在新材料領域取得了不少新的研究成果。采用連續流水相合成高發光AgInS2及AgInS2/ZnS量子點的優勢：

· 更安全、環保，無重金屬毒性，可拓展應用范圍；

· 突破釜式量子點水相合成工藝的一致性和重現性的挑戰；

· 連續流技術精確控制反應條件，具有生產更嚴格尺寸控制和更高重現性的量子點的潛力。

圖1：用于合成AIS核和AIS/ZnS核/殼量子點的方案（P：泵；T：T型混合器，TR：管狀反應器，BPC：背壓控制器，SC：樣品收集器）

在AIS核量子點合成中，以等體積的GSH/In/Ag原液和硫前驅體溶液為反應原料，通過進料泵輸送至反應器中，測試不同的反應條件：溫度（80、100、120和150℃）、壓力（3、5和8bar）、停留時間（8、10、15和30min），并以(NH4)2S作為硫前驅體進行了相同測試。

在AIS/ZnS核/殼量子點合成中，將AIS核量子點和殼前驅體原液分別通過進料泵輸送至反應器中，測試了如下反應條件：溫度（100和120℃）、壓力（3和5bar）、停留時間（8、10和15 min）。

總結

作者通過流動化學水相合成法制備了AIS和AIS/ZnS核/殼量子點，該方法可確保高發光樣品合成的高重現性；

對連續流實驗參數進行了高效優化，所合成的AIS/ZnS核/殼量子點熒光量子產率最高可達83%；

AIS核量子點相對較高的熒光量子產率（平均32%）可歸因于供體-受體對的重組過程中缺陷態的高密度；

該連續流合成工藝非常穩健，易于放大，可用于生產高發光、不含有毒重金屬的AIS/ZnS核/殼量子點并可應用于照明、顯示和（生物）檢測等各種場景。

Continuous Flow Aqueous Synthesis of Highly Luminescent AgInS2 and AgInS2/ZnS Quantum Dots

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c06849