疏水性铽掺杂硫化锌纳米颗粒中的表面封端配体调控掺杂剂发射：偶数与奇数碳链的影响及配位性质

《The Journal of Physical Chemistry C》：Surface Capping Ligand-Governed Dopant Emission in Hydrophobic Terbium-Doped Zinc Sulfide Nanoparticles: Effects from Even- and Odd-Numbered Carbon Chain and Nature of Coordination

表面配体链长和结构影响镧系掺杂ZnS纳米颗粒荧光特性，C18配体使Tb3+发射增强3.5倍，双键和TOPO共配体显著调控发光，为量子点发光调控提供设计依据。

　　

表面封端配体在量子限制纳米颗粒（NPs）中起着重要作用，它们不仅能够提供稳定性和分散性，还能控制其发光特性。本研究系统地探讨了不同链长表面修饰剂封端的、尺寸匹配的掺铽硫化锌 [Zn(Tb)S] 纳米颗粒的光致发光现象。具体比较了以下几种配体：(a) Cn（n = 20–10）的羧酸酯-三辛基膦氧化物（TOPO）；(b) Cn（n = 18，饱和）的羧酸酯-TOPO 和 Cn（n = 18，C9–C10 不饱和）的羧酸酯-TOPO；(c) Cn（n = 18）的羧酸酯-TOPO 与 Cn（n = 18）的羧酸酯的组合。研究发现，掺杂剂的发光效率与链长之间存在非单调关系，其中 C14 链长的配体表现出最低的发光效率。这种链长效应在碳原子数为偶数的配体中尤为显著，而在碳原子数为奇数的配体中则不明显。最高发光效率的 C18 链长配体（羧酸酯-TOPO）的掺杂剂发光强度约为 C14 链长配体的 3.5 倍。此外，(i) 链中含有烯烃键会降低掺杂剂的发光强度；(ii) 双层 TOPO 封端可以增强 Tb3? 的发光效果。这些由表面封端配体引起的光谱变化可以通过掺杂剂的激发和发光光谱特性、其寿命、配体间的竞争性结合、配体结合几何结构的变化以及宿主 ZnS 的发光机制来解释。总体而言，本研究的结果为通过精心设计表面封端配体结构来控制无机纳米颗粒中的掺杂剂发光提供了重要的依据，并有望应用于发光信息加密等领域。