ZnO量子点因其良好的量子限域效应、高激子结合能及生物相容性，在光电、催化及生物医学领域展现出潜力。然而，其性能高度依赖于尺寸、形貌及表面化学状态，而溶剂分散性直接影响器件制备与功能实现。

一、ZnO量子点的定制化合成策略

1 尺寸与形貌的调控

ZnO量子点的尺寸与形貌直接影响其光学性能（如发光波长、量子产率）及溶剂相互作用，可通过调控反应条件（温度、时间、前驱体浓度）实现定制化合成。

1.1 尺寸调控

热注入法：

原理：在高温（200-300℃）下将锌前驱体（如乙酸锌）快速注入含表面活性剂（油酸、十八胺）的溶剂中，通过成核与生长分离控制尺寸。

水热/溶剂热法：

原理：以水或有机溶剂（乙醇、DMF）为反应介质，通过调节pH（氨水、NaOH）和温度（120-200℃）控制晶体生长。

1.2 形貌调控

模板法：

原理：利用硬模板（介孔SiO₂、AAO）或软模板（CTAB、PVP）限制晶体生长方向；

离子掺杂：

原理：引入金属离子（Mg²⁺、Cd²⁺）或非金属离子（N³⁻、C³⁻）改变晶格常数，诱导形貌各向异性生长。

2 表面功能化修饰

表面配体通过化学键合或物理吸附覆盖ZnO表面，不仅可调控量子点尺寸（通过空间位阻效应），还能改善溶剂分散性。

2.1 有机配体修饰

羧酸类（油酸、硬脂酸）：

机制：羧基（-COO⁻）与Zn²⁺形成强配位键，覆盖表面氧空位（Vo），减少团聚。

胺类（油胺、十八胺）：

机制：氨基（-NH₂）与Zn²⁺配位，同时通过π-π相互作用增强在非极性溶剂中的溶解性。

2.2 无机包覆修饰

SiO₂包覆：

机制：通过溶胶-凝胶法在ZnO表面沉积2-5 nm SiO₂层，形成核壳结构，隔离量子点与溶剂直接接触。

金属包覆（Au、Ag）：

机制：利用金属的表面等离子体共振（SPR）效应增强光吸收，同时通过金属-半导体界面调控载流子动力学。

二、ZnO量子点在不同溶剂中的分散性机制

1 溶剂化理论分析

ZnO量子点的分散性取决于其表面化学性质与溶剂极性的匹配程度，可通过溶解度参数（δ）和Hansen溶解度球理论进行预测。

2 分散性实验验证

2.1 极性溶剂（水、乙醇）

分散行为：

未修饰ZnO量子点在水中迅速团聚，因表面Vo与水分子形成氢键，导致量子点聚集；

柠檬酸修饰后，羧基与Zn²⁺配位，同时引入负电荷，通过静电排斥抑制团聚，分散稳定性提升。

2.2 非极性溶剂（甲苯、氯仿）

分散行为：

未修饰ZnO量子点在甲苯中完全不分散，因表面极性高；

油胺修饰后，长链烷基（C₁₈）通过范德华力与甲苯相互作用。

2.3 两亲性溶剂（DMF、DMSO）

分散行为：

DMF（δ≈25 MPa¹/²）兼具极性与非极性基团，可同时溶解ZnO量子点和聚合物（如P3HT），适用于溶液加工；

在DMF中，ZnO量子点与P3HT通过π-π相互作用形成复合薄膜，其载流子迁移率比纯ZnO薄膜高1个数量级。