[發(fā)明專利]摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112226229B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭靈浪;高志飛;謝浩
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波革鑫新能源科技有限公司
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/59;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳盛德大業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44333
• 代理人: 左光明

本發(fā)明提供了一種摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點及其制備方法與應(yīng)用。所述摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點制備方法包括如下步驟：將硅的無機氧化物粉體和硼粉體在含有還原性氣體的環(huán)境中進行等離子處理，將部分所述硅的無機氧化物還原反應(yīng)，然后冷卻處理，生成摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點。所述摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點包括核體和包覆于所述核體的殼層，且所述核體的材料為摻硼硅晶體，所述殼層的材料為二氧化硅。所述摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點的制備方法能夠一步生成摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點，提高了生產(chǎn)效率，降低了生成成本。由于本發(fā)明制備方法條件易控，能夠保證生成的摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點發(fā)光性能穩(wěn)定，而且生成的摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點粒徑小，顆粒均勻，且為核殼的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

量子點是一種優(yōu)異的發(fā)光材料，在發(fā)光二極管、平板顯示器、光纖通訊等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景；用于鋰離子電池時能大幅提高負(fù)極的克容量，提高電池續(xù)航能力；基于硅量子點的硼漿可用來制造高效太陽能電池，促進光電平價上網(wǎng)。本發(fā)明屬于新材料、新能源領(lǐng)域。

目前也有關(guān)于硅量子點的報道，如除革鑫新能源之外，生產(chǎn)納米硅的公司還有日本帝人株式會社和蘇州金瑞晨科技有限公司。前者用硅烷為原料，生產(chǎn)球形納米硅，直徑為20nm；后者用硅粉為原料，生產(chǎn)球形納米硅，直徑約為50nm。

但是在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，目前現(xiàn)有的硅納米粒子合成技術(shù)存在許多需要改進的地方：

1、帝人的納米硅合成技術(shù)以硅烷為原料，用高功率二氧化碳激光對硅烷進行裂解形成氣態(tài)硅原子簇；金瑞晨的納米硅合成技術(shù)以硅粉為原料，用高溫等離子體對硅粉進行熱蒸發(fā)形成氣態(tài)硅原子簇；硅原子簇冷卻生成納米硅粒子。硅烷和硅粉是從石英砂生產(chǎn)出來的工業(yè)原料，價格比石英砂貴。

2、現(xiàn)有的納米硅核殼結(jié)構(gòu)的合成方法一般通過兩步或多個步驟完成。通常先制備核然后制備殼。工序步驟較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點及其制備方法，以解決現(xiàn)有摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點制備方法成本高，而且工藝復(fù)雜的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明的一方面，提供了一種摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點的制備方法。所述摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點的制備方法包括如下步驟：

將硅的無機氧化物粉體和硼粉體在含有還原性氣體的環(huán)境中進行等離子處理，將部分所述硅的無機氧化物還原反應(yīng)，然后冷卻處理，生成摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點；其中，所述還原反應(yīng)的產(chǎn)物含有單質(zhì)硅。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點。所述摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點由本發(fā)明制備方法制備獲得，包括核體和包覆于所述核體的殼層，且所述核體的材料為摻硼硅晶體，所述殼層的材料為二氧化硅。

本發(fā)明的又一方面，提供了摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點的應(yīng)用。所述摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點在制備硅量子點墨水、硅量子點硼漿、發(fā)光二極管、光纖通訊、半導(dǎo)體三極管、鋰離子電池或太陽能電池中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點的制備方法將硅的無機氧化物粉體和硼粉體一起直接在含有還原性氣體的環(huán)境中進行等離子處理，后冷卻直接以實現(xiàn)一步生成摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點，有效簡化了摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點的制備方法，提高了生產(chǎn)效率，降低了生成成本。另外，由于本發(fā)明制備方法能一步生成摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點，條件易控，能夠保證生成的摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點發(fā)光性能穩(wěn)定，而且生成的摻雜復(fù)合結(jié)構(gòu)硅量子點粒徑小，顆粒均勻，且為核殼的復(fù)合結(jié)構(gòu)。