[發明專利]復合結構硅量子點及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011434465.X
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112608731A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 鄭靈浪;高志飛;謝浩
• 申請（專利權）人: 寧波革鑫新能源科技有限公司;劉國鈞
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/59;B82Y20/00;B82Y10/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳盛德大業知識產權代理事務所(普通合伙) 44333
• 代理人: 左光明

本發明提供了一種復合結構硅量子點及其制備方法與應用。所述復合結構硅量子點制備方法包括如下步驟：將硅的無機氧化物粉體在含有還原性氣體的環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，然后冷卻處理，生成復合結構硅量子點。所述復合結構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硅量子點，所述殼層的材料為二氧化硅。所述復合結構硅量子點的制備方法能夠一步生成復合結構硅量子點，提高了生產效率，降低了生成成本。另外，由于本發明制備方法能一步生成復合結構硅量子點，條件易控，能夠保證生成的復合結構硅量子點發光性能穩定，而且生成的復合結構硅量子點粒徑小，顆粒均勻，且為核殼的復合結構。

技術領域

本發明屬于化學電源技術領域，尤其涉及一種復合結構硅量子點及其制備方法和應用。

背景技術

量子點是一種優異的發光材料，在發光二極管、平板顯示器、光纖通訊等領域有著廣泛的應用前景；用于鋰離子電池時能大幅提高負極的克容量，提高電池續航能力；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。本發明屬于新材料、新能源領域。

目前也有關于硅量子點的報道，如除革鑫新能源之外，生產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，生產球形納米硅，直徑為20nm；后者用硅粉為原料，生產球形納米硅，直徑約為50nm。

但是在實際生產中發現，目前現有的硅納米粒子合成技術存在許多需要改進的地方：

1、帝人的納米硅合成技術以硅烷為原料，用高功率二氧化碳激光對硅烷進行裂解形成氣態硅原子簇；金瑞晨的納米硅合成技術以硅粉為原料，用高溫等離子體對硅粉進行熱蒸發形成氣態硅原子簇；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出來的工業原料，價格比石英砂貴。

2、現有的納米硅核殼結構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。工序步驟較為復雜。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種復合結構硅量子點及其制備方法，以解決現有復合結構硅量子點制備方法成本高，而且工藝復雜的技術問題。

為了實現本發明的發明目的，本發明的一方面，提供了一種復合結構硅量子點的制備方法。所述復合結構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在含有還原性氣體的環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，然后冷卻處理，生成復合結構硅量子點；其中，所述還原反應的產物含有單質硅。

本發明的另一方面，提供了一種復合結構硅量子點。所述復合結構硅量子點復合結構硅量子點由本發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硅量子點，所述殼層的材料為二氧化硅。

本發明的又一方面，提供了復合結構硅量子點的應用。所述復合結構硅量子點在制備硅量子點墨水、發光二極管、光纖通訊、半導體三極管、鋰離子電池或太陽能電池中的應用。

與現有技術相比，本發明復合結構硅量子點的制備方法將硅的無機氧化物粉體直接在含有還原性氣體的環境中進行等離子處理，后冷卻直接以實現一步生成復合結構硅量子點，有效簡化了復合結構硅量子點的制備方法，提高了生產效率，降低了生成成本。另外，由于本發明制備方法能一步生成復合結構硅量子點，條件易控，能夠保證生成的復合結構硅量子點發光性能穩定，而且生成的復合結構硅量子點粒徑小，顆粒均勻，且為核殼的復合結構。

本發明復合結構硅量子點具有核殼的復合結構，粒徑小，光電性能強而且穩定。因此，所述復合結構硅量子點的應用性得到了增強和擴展，并有效增強含有本發明復合結構硅量子點的產品的光電性能。

附圖說明

圖1為本發明實例復合結構硅量子點的結構示意圖；

圖2為實施例一中復合結構硅量子點的EDS能譜圖；