[發明專利]含有有序組裝結構的量子點超粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 201610115060.7
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105670604B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 羅聃;王鐵;秦肖雲
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/88;C09K11/56;A62D3/17
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種量子點超粒子，特別是涉及一種具有高光電效應的有序組裝結構的量子點超粒子及其制備方法。

背景技術

量子點(quantum dots，QDs)又被稱為半導體納米晶體(Semiconductor nanocrystals)，常見由II-VI族或者III-V族元素組成的，并具良好光電效應的納米材料。常見的量子點可分為：

1)雙元素量子點

II-VI族：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、MgS、MgSe、MgTe、BaS、BaSe、BaTe；

III-V族：InAs、GaAs、InP。

2)三元素量子點

CdSSe、CdSeTe等。

3)摻雜型量子點

Mn doped ZnS,Mn doped CdS等。

超粒子(Superparticle)是一種由多個納米顆粒組裝的聚合體，它不但具有單個納米顆粒的性質，其為每一個納米粒子提供了周期相同的限域空間，由此產生了獨特的物理化學現象，具有巨大的應用價值。

量子點組裝體的制備：往往獲得量子點組裝體可通過以下幾種方式：

1)高分子包埋法：

直接將納米晶體與高分子溶于有機試劑中，旋蒸濃縮后加入水中，但獲得產物往往缺乏納米晶體排列的有序性，對物理/化學性質的改變不大。

2)界面組裝法：

將納米顆粒的有機溶劑滴到乙二醇界面上，緩慢揮發后獲得具有晶體結構的納米晶體組裝膜。這種方法雖然可以大面積制備組裝體，但其為膜結構，縱向厚度僅有一層或幾層納米顆粒，不方便使用；由于總含量不高性質也不明顯。

3)DNA組裝法：

通過設計DNA互補手段，可獲得大面積超晶格納米組裝體，但這種方法成本極高昂。

因此通過簡單可行的方法獲得含有有序組裝結構的納米粒子組裝體仍是一個難題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種高光電效應，光學穩定性好，制備方法簡單，適用于污染物降解的含有有序組裝結構的量子點超粒子。

為達到上述目的，本發明提供了一種含有有序組裝結構的量子點超粒子，該量子點超粒子是由內到外依次由量子點納米晶體、含有飽和脂肪鏈的離子型表面活性劑及與量子點納米晶體表面有相互作用的高分子保護層組成的三維球形顆粒。

根據本發明的具體實施方案，優選地，在上述量子點超粒子中，所述量子點納米晶體按照面心立方晶體結構進行排列。

根據本發明的具體實施方案，優選地，所述量子點超粒子粒徑大于50nm且小于200nm，最外層的高分子保護層的厚度為1-10nm。

根據本發明的具體實施方案，優選地，上述量子點納米晶體為下列量子點中的任意一種：CdS、CdSe、CdTe、CdSSe、CdTeS、CdSe/ZnS、CdS/ZnS、CdSeS/ZnS、CdTeS/ZnS。

在上述量子點超粒子中，所述飽和脂肪鏈的離子型表面活性劑可以包括陽離子表面活性劑和/或陰離子表面活性劑；優選地，所述陽離子表面活性劑包括八烷基三甲基溴化銨和/或十二烷基三甲基溴化銨，所述陰離子表面活性劑包括十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種的組合；更優選地，所述飽和脂肪鏈的離子型表面活性劑是十二烷基三甲基溴化銨。

在上述量子點超粒子中，量子點納米晶體和高分子保護層間存在含有飽和脂肪鏈的離子型表面活性劑，表面活性劑與量子點納米晶體之間的作用力不強，覆蓋率并非100％。因此，選用與量子點納米晶體表面有相互作用的高分子保護層能夠提高其穩定性。優選地，高分子保護層的高分子是分子量2000-60000的聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮，更優選為分子量20000的聚乙二醇。

本發明還提供了上述含有有序組裝結構的量子點超粒子的方法，包括以下步驟：

1)將量子點納米晶體溶于易揮發的有機溶劑中得到溶液A，將溶液A加入含有飽和脂肪鏈的離子型表面活性劑的乙醇溶液中，渦旋成乳得到溶液B；

2)加熱所述B溶液，并伴隨著鼓入氮氣，反應2-5分鐘；

3)在步驟2)反應后的溶液中，加入高分子溶液，反應結束后離心除雜，收集沉淀用水清洗，即得含有有序組裝結構的量子點超粒子。