[發(fā)明專利]具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310054605.4
• 申請(qǐng)日: 2013-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN103113882A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高靜;史維維;鄭斌;趙飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州納晶科技有限公司;北京晶泰美康生物科技有限公司
• 主分類號(hào): C09K11/62
• 分類號(hào): C09K11/62;C09K11/70
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)及其制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體納米晶即量子點(diǎn)，因具有明顯的量子尺寸效應(yīng)和獨(dú)特的光學(xué)性能，在照明、顯示、太陽(yáng)能和生物標(biāo)記等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值而引起人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，量子點(diǎn)的開發(fā)和應(yīng)用主要集中在含鎘量子點(diǎn)（如以CdSe為基本發(fā)射材料的量子點(diǎn)），眾所周知，鎘是一種劇毒的重金屬，如被人體攝入微量即可造成很大的傷害，所以其應(yīng)用受到嚴(yán)格的限制。而無(wú)鎘量子點(diǎn)因其綠色無(wú)毒受到青睞。

目前無(wú)鎘量子點(diǎn)的研究主要集中在I-III-VI/II-VI型量子點(diǎn)和III-V/II-VI型量子點(diǎn)及無(wú)鎘摻雜量子點(diǎn)。目前無(wú)鎘量子點(diǎn)的開發(fā)主要集中在實(shí)驗(yàn)室階段，主要原因是合成的量子點(diǎn)熒光效率低、空氣穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性較差，當(dāng)前所制備出的量子點(diǎn)的熒光效率經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間放置后一般低于5%。

2003年Castro等報(bào)導(dǎo)的采用單分子前驅(qū)體低溫?zé)岱纸獾姆椒ê铣傻腃uInS₂量子點(diǎn)，粒徑分布寬（3-30nm），團(tuán)聚嚴(yán)重，而且?guī)缀醪话l(fā)光。2009年P(guān)eng實(shí)驗(yàn)室通過(guò)原子層連續(xù)吸附法將核殼結(jié)構(gòu)的CuInS₂/ZnS量子點(diǎn)的熒光效率提高到30%，穩(wěn)定性得到了部分提高，但是在熒光效率及穩(wěn)定性方面仍然有很大的提高空間。

穩(wěn)定性差的問(wèn)題同樣存在于III-V型量子點(diǎn)中，如單純的InP的效率<1%，雖然傳統(tǒng)的ZnS的包覆方法可以提高InP的效率，但其穩(wěn)定性仍然很差，在150℃下24小時(shí)內(nèi)效率就降低了90%。另外Reiss等通過(guò)一鍋法制備的InP/ZnS量子點(diǎn)雖然具有較好的初始活性，但是其穩(wěn)定性受反應(yīng)物摩爾比的影響嚴(yán)重，可調(diào)發(fā)光波長(zhǎng)窗口小。究其原因，可能由于傳統(tǒng)的ZnS殼層的包覆方法不能完全的包裹核，造成量子點(diǎn)表面易被氧化，導(dǎo)致穩(wěn)定性差。因此如果能夠解決無(wú)鎘量子點(diǎn)低效率及穩(wěn)定性差等問(wèn)題，必將開創(chuàng)無(wú)鎘量子點(diǎn)應(yīng)用的新紀(jì)元。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)及其制備方法，該納米晶量子點(diǎn)具有較好的空氣穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)的制備方法，包括以下步驟：制備納米晶核；以及在納米晶核表面原位包覆硫化鋅，得到具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)；其中，在納米晶核表面原位包覆硫化鋅步驟之前還包括對(duì)納米晶核進(jìn)行原位提純的步驟和/或在納米晶核表面原位包覆硫化鋅步驟之后還包括對(duì)納米晶量子點(diǎn)進(jìn)行原位提純的步驟。

進(jìn)一步地，對(duì)納米晶核或納米晶量子點(diǎn)進(jìn)行原位提純的步驟包括：向未包覆硫化鋅的納米晶核溶液中或已包覆硫化鋅的納米晶量子點(diǎn)中加入有機(jī)提純劑，磁力攪拌，靜置分層，分離，得到純化的納米晶核或納米晶量子點(diǎn)。

進(jìn)一步地，有機(jī)提純劑包括甲醇、乙二醇和二甲基甲酰胺中的一種或多種。

進(jìn)一步地，具有核-殼結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)包括I-III-VI/II-VI族或III-V/II-VI族納米晶量子點(diǎn)；I-III-VI/II-VI族納米晶量子點(diǎn)包括CuInS₂/ZnS結(jié)構(gòu)或Cu-Zn-In-S/ZnS結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)；III-V/II-VI族納米晶量子點(diǎn)包括InP/ZnS結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)。

進(jìn)一步地，在制備具有Cu-Zn-In-S/ZnS結(jié)構(gòu)的納米晶量子點(diǎn)時(shí)，制備Cu-Zn-In-S納米晶核的步驟包括：將含一價(jià)或二價(jià)銅離子的前驅(qū)體、含銦離子的前驅(qū)體、含鋅離子的前驅(qū)體與非配位溶劑、酸配體和硫醇配體混合，加熱至50℃～300℃，攪拌溶解，得到絡(luò)合物溶液；以及在100℃～350℃下向絡(luò)合物溶液中加入含硫離子前驅(qū)體和胺配體，反應(yīng)1～60分鐘，得到具有Cu-Zn-In-S結(jié)構(gòu)的納米晶核。

進(jìn)一步地，在具有Cu-Zn-In-S結(jié)構(gòu)的納米晶核上包覆硫化鋅的步驟包括：向具有Cu-Zn-In-S結(jié)構(gòu)的納米晶核溶液中先后加入含鋅離子前驅(qū)體和含硫離子前驅(qū)體，加熱至150℃～350℃，反應(yīng)10～120分鐘，生成具有核-殼結(jié)構(gòu)的Cu-Zn-In-S/ZnS納米晶量子點(diǎn)。