[發明專利]含鎘熒光半導體量子點的制備方法

無效

• 申請號: 200810030888.8
• 申請日: 2008-03-24
• 公開（公告）號: CN101245247A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 朱明強;劉金華;樊俊兵;徐曉波
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及硒化鎘(CdSe)量子點、硫化鎘(CdS)量子點、碲化鎘(CdTe)量子點的制備方法，屬于納米技術領域。

背景技術

量子點是一種性質穩定可以發射熒光的半導體納米微晶體，它具有尺寸依賴的電學和光學性能。近年來，它在很多領域有廣泛的應用，比如發光二極管(LED)，非線性光學設備，太陽能電池，生命科學領域等，尤其在生物醫學領域已取得了巨大進步。而CdSe由于其發射波長覆蓋整個可見光區，成為目前研究最多的一種量子點。1993年Bawendi等在高溫下使用有機金屬前驅物裂解的方法合成出具有較強熒光性能的CdSe量子點。他們使用二甲基鎘、三辛基膦和硒作為前體，三辛基氧化膦作為配位溶劑，反應溫度在350℃。在此基礎上，2000年Peng和他的研究小組改用CdO代替作為鎘的前體，十八烷烯(ODE)和硬脂酸作為溶劑，反應溫度280度，采用己基磷酸(HPA)或十四烷基磷酸(TDPA)/TOPO二組份溶劑合成II-VI型量子點。該方法在實際操作中有幾個重要的優點：注射溫度可以降低，合成重復性好；最初的成核作用可以延長；并且既不自燃，也不易爆炸，因此，可以使用大量的反應原料，這就使得工業規模的合成成為可能。但是它的價格非常昂貴，使得量子點的規?；苽涫艿较拗啤?006年Wang等和他的研究小組以CdO作為鎘源，以Se粉作為Se源，使用油酸和液體石蠟作為CdO和Se粉的溶劑，反應溫度在200℃-240℃，合成較強熒光的CdSe量子點。該方法的優點是：注射溫度較低，方法較簡便，沒有使用有毒的配體，價格較低。

近年來，量子點的合成工藝有了很大的發展。用于合成的TOPO、TOP等價格昂貴劇毒的有機試劑逐漸被其它價格低廉無毒的試劑所取代。當另一種復合物如油酸被用來作為表面配體時，TOPO可以被非配位溶劑十八烷烯(ODE)所代替，制備出高質量的量子點。Wang等使用油酸和液體石蠟作為CdO和Se粉的溶劑，反應溫度在200-240度，合成較強熒光的CdSe量子點，油酸在溶液中起倆方面的作用，一是作為表面配體；二是溶解CdO等金屬氧化物。此法中的溶劑液體石蠟相對于十八烷烯(ODE)的確較為便宜，減少了成本，與使用TOPO，ODE的方法相比，延長了晶粒的生長時間，使量子點的尺寸更易于控制，而且可以得到比較高的量子產率。但是由于液體石蠟凝固點較高且有較強的粘性，得到的量子點容易凝固造成后處理比較困難，大大限制了它的大量生產。而且液體石蠟價格仍然要占到整個制備量子點原料成本消耗的70％左右。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服現有技術的不足，提出一種含鎘熒光半導體量子點的制備方法，包括硒化鎘(CdSe)量子點、硫化鎘(CdS)量子點、碲化鎘(CdTe)量子點的制備方法，所述方法可以利用價格低廉的原料和簡單的制備工藝過程，得到成本低且具有良好的分散性、粒度均勻性及熒光性的硒化鎘、硫化鎘、碲化鎘量子點，并可現實工業化生產。

本發明的技術方案之一是，所述硒化鎘(CdSe)熒光半導體量子點的制備方法為：

a.用氧化鎘或醋酸鎘或氯化鎘作為鎘源，所述鎘源在185℃-195℃溶入由油酸和溶劑A組成的混合溶劑中，油酸與溶劑A的體積比為1∶5-100，氧化鎘在所述混合溶液中的濃度為5mg/ml-35mg/ml，氧化鎘與油酸的摩爾比為1∶2-10，得鎘Cd前體溶液；

b.以硒粉作為硒源，在封閉體系中，快速攪拌將所述硒源在205℃-215℃溶入溶劑A中，硒粉在溶劑A中的濃度為4mg/ml-15mg/ml，得硒Se前體溶液；

c.按氧化鎘與硒粉摩爾比為1-5∶1，鎘前體溶液和硒前體溶液的摩爾濃度比為2-10∶1，鎘前體溶液與硒前體溶液的體積比為1∶2-10，合并所述鎘前體溶液和硒前體溶液并在150℃-250℃下反應，油酸同時作為生成的量子點的穩定劑，獲得硒化鎘量子點；

所述溶劑A為柴油、煤油以及色拉油、豆油、花生油、菜籽油、玉米油、茶油、麻油中的任一種。

本發明所述硒化鎘量子點的一種制備方法為：

a.用氧化鎘(CdO)作為鎘源，在190℃左右溶于油酸和柴油的混合溶液中，使氧化鎘與油酸的摩爾比為1∶2-10，氧化鎘在所述混合溶液中的濃度為5mg/ml-35mg/ml，得到鎘前體溶液；

b.用硒粉作為硒源，在封閉體系中及210℃左右、快速攪拌下將硒粉溶于柴油中，硒粉在柴油中的濃度為4mg/ml-15mg/ml，得到硒前體溶液，保持該硒前體溶液在150℃-230℃的溫度；