银系量子点Ag₂X（X=S、Se、Te）介绍

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更新时间：2025-06-12

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银系量子点主要指以银为核心元素的半导体量子点材料，典型代表为 Ag₂S、Ag₂Se、Ag₂Te硫化物、硒化物或碲化物量子点。这类材料具有的光学和电学性质，在生物医学、光电子、能源等领域展现出广泛的应用潜力。以下从结构、合成、性能、应用及挑战等方面展开详细说明：

一、材料特性与结构设计

银系量子点属于窄带隙半导体，其能带结构可通过尺寸调控实现近红外（NIR）至短波红外（SWIR）波段的荧光发射。例如，硫化银（Ag₂S）量子点的发射波长可覆盖 650-1450 nm，而硒化银（Ag₂Se）和碲化银（Ag₂Te）则进一步扩展至更长波长范围。通过核壳结构设计（如 Ag₂S@ZnS），可有效钝化表面缺陷，提升量子产率（PLQY）。例如，ZnS 包覆的硫化银量子点 PLQY 从不足 1% 提升至 20% 以上。

二、合成方法与优化策略

溶液法合成：

水相合成：使用谷胱甘肽（GSH）等生物相容性配体，在酸性条件下可控合成耐酸的 Ag₂X 量子点，表面富银且配体密度高（1-8 个 GSH/nm²），胶体稳定性优异。
高温油相合成：通过热注入法制备高质量 Ag₂X 量子点，如硒化银量子点在 160℃下与硒前驱体反应，再通过 ZnS 包覆形成核壳结构。
生物仿生合成：利用银结合多肽辅助合成硫化银量子点，避免使用有毒试剂，适合生物医学应用。

表面钝化与掺杂：

氯化物钝化：通过 Cl⁻离子修饰量子点表面，减少非辐射复合，显著提升 PLQY。例如，氯化物处理的 Ag₂S 量子点 PLQY 从 5% 提升至 30%。
稀土掺杂：引入 Nd³⁺、Yb³⁺等稀土离子，可将 Ag₂Se 量子点的荧光强度增强 120 倍，并实现 1500 nm 的长波长发射。

三、核心应用领域

生物医学成像：

近红外二区（NIR-II）成像：Ag₂X 量子点在 1000-1700 nm 波段穿透深度达厘米级，背景干扰低，可用于活体消化道、肿瘤等深层组织成像。例如，硫化银量子点在小鼠胃肠道成像中表现出优异的耐酸性和荧光稳定性。
光热治疗：硫化银量子点在近红外光照下产生光热效应，25 分钟内杀菌率达 99.06%，可用于水体消毒和抗菌应用。

光电子器件：

激光雷达（LiDAR）：碲化银量子点制成的光电二极管响应速度快（纳秒级），在 10 米距离内实现分米级分辨率，适用于汽车自动驾驶和环境监测。
量子点发光二极管（QLED）：银铟硫（AgInS₂）量子点用于 QLED 显示，结合 ZnS 钝化层可提升器件稳定性，发射光谱覆盖可见光范围。

能源与催化：

光电化学电池：银铟硫量子点敏化的 TiO₂光阳极在标准光照下光电流密度达 5.5 mA/cm²，通过多层 ZnS 钝化可进一步提升稳定性。
光催化产氢：Ag₂S 量子点与 g-C₃N₄复合后，析氢速率达 471.1 μmol・g⁻¹・h⁻¹，表观量子效率（AQE）为 1.48%，优于传统 Pt 基催化剂。

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