共价三嗪框架量子点（CTF QDs）作为新型低毒性、高性能光电材料，具有分子级结构可调性和良好载流子迁移率，但其合成一直受限于三嗪环化反应固有的快速动力学，导致难以控制颗粒尺寸和形貌。近期，郑直教授团队创新性提出"水介导动力学调控工程"策略，通过精准调控水分子在席夫碱反应中的作用，延缓三嗪环化过程，成功制备出尺寸小于3纳米的共价三嗪框架量子点（CTF-QD-1和CTF-QD-2）。
研究团队将CTF-QD-1应用于全无机钙钛矿（CsPbBr3）太阳能电池中，通过吡啶氮和羰基氧与Pb2+的协同配位作用，实现了界面缺陷的有效钝化和结晶过程的精确控制，最终将电池效率从8.40%提升至11.01%——相对提升31%。该项工作以“Water-mediated kinetic engineering of CTF QDs for emerging solar cells”为题发表在Royal Society of Chemistry旗下国际期刊《Chemical Science》上。
水介导动力学调控机制
CsPbBr3@CTF-QD-1太阳能电池性能
核心创新点
1. 水介导动力学调控：通过水分子精准调控席夫碱反应平衡，延缓三嗪环化，实现聚合度的精确控制，首次突破CTF QDs合成技术瓶颈。
2. 多功能界面修饰：CTF-QD-1表面的吡啶氮和醛基羰基氧与CsPbBr3中Pb2+形成协同配位，同时实现缺陷钝化和结晶调控，大幅提升器件性能。
3. 效率与稳定性双突破：实现31%的效率提升（8.40%→11.01%），并显著增强器件稳定性。
该工作得到了国家自然科学基金、河南省科技攻关项目、高等教育与教学改革项目、河南省学术学位与研究生教育改革项目、河南省自然科学基金、河南省高校重点研发项目、许昌学院科研项目等支持。刘满营博士、郑直教授和上海有机化学研究所赵新研究员为通讯作者。
附全文信息：Manying Liu, Zikang Lei, Peiyuan Ma, Lixin Feng, Yuanhao Wang, Dandan Zhao, Yanru Guo, Yange Zhang, Xin Zhao, Zhi Zheng, Water-mediated kinetic engineering of CTF QDs for emerging solar cells. Chemical Science, 2025, DOI: 10.1039/d5sc08329j.
