[發(fā)明專利]一種微流體合成發(fā)光性能可控的CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點的方法

有效

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• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104371733A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李耀剛;李佳慧;王宏志;張青紅
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CdSe/ZnS量子點的制備領(lǐng)域，特別涉及一種微流體合成發(fā)光性能可控的CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體量子點由于具有優(yōu)良的光學(xué)和電子學(xué)性能，因而受到廣泛關(guān)注。其中CdSe量子點是人們研究最廣泛的量子點。其發(fā)光波長隨尺寸可調(diào)，光譜范圍可從藍光覆蓋到紅光的整個可見光區(qū)，并且具有很寬的激發(fā)范圍和狹窄的發(fā)射峰寬，量子產(chǎn)率也相對較高。但是裸核的CdSe量子點容易受到外界環(huán)境影響并導(dǎo)致其熒光淬滅。因此，在CdSe量子點表面外延生長晶格接近的寬帶隙半導(dǎo)體殼層材料以鈍化表面，從而可以制備出穩(wěn)定發(fā)光的核殼結(jié)構(gòu)。ZnS具有較寬的帶隙(3.68eV)和較低的毒性，是最常用的殼層材料。核殼結(jié)構(gòu)CdSe/ZnS量子點成為應(yīng)用廣泛的發(fā)光材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微流體合成發(fā)光性能可控的CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點的方法，本發(fā)明實驗條件溫和，實驗操作簡單，得到的產(chǎn)物產(chǎn)率純度高。

本發(fā)明的一種微流體合成發(fā)光性能可控的CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點的方法，包括：

(1)在氮氣保護氣氛下，將氧化鎘溶解在溶劑中，300℃條件下，攪拌溶解，得到鎘前軀體溶液；

(2)將硒溶解在溶劑中，室溫條件下，攪拌溶解，得到硒前軀體溶液；

(3)將鎘前軀體溶液和硒前軀體溶液混合，然后通入聚四氟乙烯毛細管，油浴條件下反應(yīng)，得到CdSe膠體量子點溶液；其中鎘前軀體溶液和硒前軀體溶液的體積比為10:1～1:10；

(4)將二乙基二硫代氨基甲酸鋅[(C2H5)2NCSS]2Zn溶解于溶劑中，得到ZnS前驅(qū)體溶液；

(5)將上述ZnS前驅(qū)體溶液同CdSe膠體量子點溶液混合，通入聚四氟乙烯毛細管中，油浴條件反應(yīng)，洗滌，離心、分散，即得CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點溶液；其中ZnS前驅(qū)體溶液、CdSe膠體量子點溶液的體積比為1：2。

所述步驟(1)中溶劑為1-十八烯與油酸混合溶液，其中1-十八烯和油酸的體積比為1：5；鎘前軀體溶液濃度為0.5mmol/mL。

所述步驟(2)中溶劑為三辛基膦TOP，硒前軀體溶液的濃度為0.2mmol/mL。

所述步驟(3)中油浴條件下反應(yīng)溫度為200-250℃，反應(yīng)時間為2s～200s。

所述步驟(3)中通過控制微反應(yīng)推進注射器的速度，控制混合溶液在聚四氟乙烯毛細管反應(yīng)的時間，制備出大小可控的CdSe量子點的混合溶液。

所述步驟(4)中溶劑為三辛基膦TOP。

所述步驟(4)中ZnS前驅(qū)體溶液的濃度為0.5mmol/mL。

所述步驟(5)中油浴條件反應(yīng)溫度為150℃，反應(yīng)時間為1s～100s。

所述步驟(5)中洗滌為丙酮洗滌1-5次，離心速率為7000r/min-10000r/min，離心時間為5-20min。

所述步驟(5)中分散為分散在甲苯或環(huán)己烷中。

所述步驟(5)中CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點溶液的濃度為0.01mmol/mL～1mol/mL。

所述CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點的發(fā)射波長在500nm～630nm，量子產(chǎn)率達43％～98％，半高寬為30nm～50nm。

本發(fā)明的整個反應(yīng)過程，反應(yīng)容器均為連通注射器推進的聚四氟乙烯毛細管，能夠精確控制反應(yīng)時間而得到尺寸均勻，發(fā)光性能集中的膠體量子點，便于量子點的分散和發(fā)光調(diào)控。

由于納米材料具有大的比表面積，采用這樣的反應(yīng)裝置控制，無需用N2氣進行保護也能防止制備中納米材料發(fā)生氧化。

當CdSe/ZnS量子點的合成溫度和時間超出相應(yīng)范圍時，產(chǎn)物的發(fā)光強度，量子效率急劇下降。當CdSe/ZnS量子點的合成配比不同，也會導(dǎo)致產(chǎn)物的發(fā)光強度，量子效率變化。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中量子點制備方法的缺陷，通過分別合成反應(yīng)物的前驅(qū)體，通過外在控制反應(yīng)條件來有選擇的合成量子點的尺寸。

采用本發(fā)明制備CdSe/ZnS量子點，分散性好、純度高、尺寸均勻容易控制，且發(fā)光效率，量子產(chǎn)率高。該CdSe/ZnS量子點的發(fā)光波長范圍在500nm～630nm，并可通過反應(yīng)時間和溫度的調(diào)整對其進行有效調(diào)控，其熒光量子產(chǎn)率達98％；使用該法CdSe/ZnS量子點有望應(yīng)用在LED，生物探針，光電器件中。