[發明專利]單分散性ZnO量子點水溶膠的制備方法

在審

• 申請號: 201811473582.X
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109292812A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 范寶路;周雷;胡光;林毅;范媛媛
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 廖娜;李鋒

本發明涉及ZnO半導體制備領域，公開了一種單分散性ZnO量子點水溶膠的制備方法，室溫下，將聚乙烯吡咯烷酮加入醋酸鋅乙醇溶液中混合均勻，獲得前驅物溶液；將前驅物溶液、氫氧化鉀乙醇溶液混合得混合物溶液；對混合物溶液熱處理得膠體溶液；磁力攪拌下，將非極性有機沉淀劑與膠體溶液混合均勻產生沉淀物，固液分離后用洗滌劑洗滌沉淀物得白色沉淀物；將白色沉淀物在隔絕空氣的條件下常溫干燥，得氧化鋅量子點粉體；S6：將所述ZnO量子點粉體在超聲作用下分散溶解在去離子水中，形成ZnO量子點水溶膠。本方法可以制備出單分散性ZnO量子點的水溶膠，解決ZnO量子點的團聚現象以及難溶于水溶液的問題。

技術領域

本發明涉及ZnO半導體制備領域，特別涉及一種單分散性ZnO量子點的制備方法，具體是ZnO量子點顆粒尺寸為3-5 nm的單分散性水溶膠的制備方法。

背景技術

半導體量子點由于具有量子限制效應和高度壓縮的態密度，所以具有較高的光吸收和光發射效率。半導體量子點已被廣泛應用在光電探測器、太陽能電池、發光二極管和生物醫學等領域。直接帶隙半導體ZnO量子點由于具有優越的物理性能，所以在壓電納米器件、探測器、太陽能電池和發光二極管等方面具有特殊應用，引起人們的廣泛關注。然而，難以制備出單分散性和小尺寸的ZnO量子點,限制了ZnO量子點在光電器件中的應用。ZnO納米顆粒的比表面積隨粒徑減小而增大，由于量子點具有很大的比表面積，表面相原子數的增多，表面原子的配位不足、不飽和鍵和懸掛鍵增多，使這些表面原子具有高的活性，導致量子點容易發生團聚現象。ZnO量子點的團聚效應會導致其熒光量子產率和光吸收效率降低，嚴重影響在光電器件中的應用。解決納米顆粒團聚效應是納米材料在實際應用中的關鍵技術問題。隨著納米科學和自組織生長技術的發展，人們按照自下而上的膠體合成路線成功的制備出分散性良好的半導體量子點，單分散性的半導體量子點也在發光二極管和屏幕顯示中得到應用。自下而上的膠體合成路線是化學溶液法晶體生長的新分支。最初主要是合成一些簡單的單分散性的球形納米顆粒，如今這種方法已被廣泛地應用到合成復雜的多組分納米結構。膠體納米材料的合成需要選擇合適的分子前驅物（無機鹽或有機金屬化合物等）、溶劑以及表面活性劑。膠體的合成一般包含幾個連續的過程：均勻溶液中的形核，晶核的生長，顆粒到達期望的尺寸，提純分離等。納米晶體的尺寸和形貌主要受溶液中形核速率和晶核生長速率的影響；然而，納米顆粒表面的官能團主要決定納米顆粒在溶劑中的可溶性和分散性。運用合適的表面活性劑對納米顆粒進行表面修飾可以有效的阻礙顆粒之間的團聚效應。因此，通過實驗探索膠體溶液中分子前驅物、表面活性劑以及溶劑之間的相互結合是膠體合成中重要的問題。水溶性ZnO量子點由于具有廉價、無毒、生物兼容性好等優點，可以應用在生物醫藥和熒光標記等領域。然而，ZnO納米粉體很難均勻的分散在水溶液中，限制了ZnO納米顆粒在生物醫學和熒光標記領域中的應用。

制備氧化鋅納米顆粒的方法多為水熱法、溶膠-凝膠法、溶劑熱法和沉淀法等，得到的氧化鋅晶粒尺寸不均勻，納米顆粒呈團聚狀態，而且難以把納米顆粒再次均勻的分散到水溶液中。如何制備顆粒尺寸均一、單分散性的ZnO量子點以及如何將ZnO量子點重新均勻分散于水溶液中使其形成水溶膠，是ZnO量子點被廣泛應用的關鍵技術問題。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種單分散性ZnO量子點的制備方法，。