[發(fā)明專利]一種在油酰嗎啉溶劑中制備三元合金量子點的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110210904.3
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102344811A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 蔣陽;王彬彬;藍新正;李山鷹;劉新梅
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 汪祥虬

技術領域

本發(fā)明屬于三元半導體納米材料技術領域，具體涉及在油酰嗎啉溶劑中制備CdSe_xS_1-x(0＜x＜1)三元合金量子點的方法。

背景技術

根據(jù)斯普林格出版社(Springer-Verlag/Wien)2008年出版的《半導體納米晶量子點》(Semiconductor?Nanocrystal?Quantum?Dots，by?Andrey?L.Rogach，1～72頁)中介紹，尺寸小于相應材料的激子波爾半徑的半導體納米晶體通常稱為量子點，量子點因量子限域效應而具有與尺寸和形貌相關的光電特性，可應用于生物染色標簽、光電二極管、單電子激光器及量子點太陽能電池等領域。目前，研究最多的是II-VI族二元量子點，如CdSe、CdS量子點，主要通過改變合成工藝制得不同尺寸大小的量子點，從而獲得紫外到近紅外范圍的量子點發(fā)光光譜。但是，僅通過尺寸的調(diào)節(jié)來制備不同發(fā)光顏色的量子點在實際應用中具有局限性。如生物成像技術中，不僅要求量子點有寬的發(fā)射光譜，而且要求量子點的大小保持在一個小的尺寸范圍，此時二元量子點很難同時滿足這樣的兩個要求。要解決上述問題，可采用三元合金量子點。三元合金量子點可以在保持尺寸不變的情況下，通過調(diào)控化學元素組分相對比例而發(fā)射不同波長的熒光。

現(xiàn)有關于三元合金量子點合成的報道中，大都采用化學液相合成中的熱注射方法。例如，英國《化學通訊》(Chem.Commun.2003年，第3卷，第24期，第2964頁)首次報道了用熱注射法(hot-injection)制備CdSeS三元量子點：先將氧化鎘(CdO)、三辛基胺(TOA)和油酸(OA)在氮氣保護下加熱至300℃直到形成澄清的鎘前驅(qū)液A，在300℃下并伴以強烈地磁力攪拌，將提前制備好的Se、S的三辛基膦(TOP)混合溶液B快速注入溶液A中，反應10秒至4分鐘后停止加熱，經(jīng)后處理即獲得CdSeS量子點。該工藝中使用價格昂貴、毒性大、易燃易爆的TOP作為溶劑，在使用時對操作條件要求極為苛刻，而且合成溫度較高(300℃)，合成過程需要在氮氣保護下進行，因此限制了規(guī)?；苽銫dSeS量子點?！睹绹瘜W會會志》(J.Am.Chem.Soc.2004年，第126卷，第14336頁)指出，熱注射法制備量子點操作的關鍵是向一種熱溶液中注入另一溶液的注入速度，注入的同時強烈地攪動混合液也是必要條件。在一較高的溫度下，讓兩種含有不同離子的前體溶液瞬時達到充分混合，才能使得量子點納米晶的形核與長大過程發(fā)生短暫的分離，從而獲得單分散性好、發(fā)光強度高的高品質(zhì)量子點。而快速注入和強烈攪拌在實際制備過程中是有難度的，所以熱注入法制備量子點除以上所述的采用穩(wěn)定性差、有毒膦化物的缺陷外，還有操作不易控制、再現(xiàn)性不穩(wěn)定、不易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)等不足。

中國專利申請公開號CN?101191052A、CN?101328407A和CN?101319139A中提出的制備技術均屬于熱注入法的合成工藝，且前兩個技術中使用了膦化物TOP，不易實現(xiàn)批量制備三元合金量子。

總之，現(xiàn)有三元合金量子點合成技術存在不足是：①以膦化物為溶劑和配體的合成工藝成本高、具有環(huán)境污染性，同時對制備條件的要求高；②現(xiàn)有的熱注射法操作時不易控制、可重復性不穩(wěn)定，不利于批量制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在油酰嗎啉溶劑中制備CdSe_xS_1-x(0＜x＜1)三元合金量子點的方法，以達到操作簡便、重復性好的合成目標。

本發(fā)明在油酰嗎啉溶劑中制備CdSe_xS_1-x(0＜x＜1)三元合金量子點的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)按照每1mmol的氧化鎘或鎘的無機鹽，與3～15mmol的脂肪酸和5～10mL油酰嗎啉混合，加熱使其溶解，至形成澄清的溶液后停止加熱，并冷卻至室溫，得到含Cd的前驅(qū)液；

(2)按照Se和S的總摩爾量與上述氧化鎘或鎘的無機鹽中鎘的摩爾量相等，根據(jù)設定CdSe_xS_1-x三元合金量子點中所需Se/S的摩爾比值，稱取相應質(zhì)量的Se粉和S粉，加入3～5mL的油酰嗎啉中，加熱至完全溶解，然后冷卻至室溫，得到含Se和S的前驅(qū)液；