[發明專利]一種具有超大Stokes位移的環保型三元量子點材料的制備

有效

• 申請號: 202110277489.7
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113185964B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 關曉琳;張麗媛;來守軍;韋鏡玉;張家銘;李瑞;馬金春
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/62;B82Y30/00;B82Y20/00
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明提供了一種具有超大Stokes位移的環保型三元量子點材料的制備方法，是將SH?Fru溶于蒸餾水中，加入CuCl₂·2H₂O和InCl₃·4H₂O，在氮氣保護下，加入NaOH溶液調節pH至為10~13，再加入CS(NH₂)₂攪拌混合均勻，于140~160℃下水熱反應20~24h，冷卻至室溫，過濾，得到三元量子點材料Fru?CuInS₂?QDs。在氮氣保護下，向上述Fru?CuInS₂?QDs中加入ZnCl₂和CS(NH₂)₂，攪拌混合均勻，于140~160℃下水熱反應20~24h，冷卻至室溫，得到三元量子點材料CuInS₂/ZnS?QDs。Fru?CuInS₂?QDs和CuInS₂/ZnS?QDs無毒、環保廉價、光學性質穩定，且在近紅外區具有超大的Stokes位移，并能夠產生高亮度熒光，有望用于太陽能電池、熒光探針及生物光學成像材料。

技術領域

本發明涉及一種三元量子點材料的制備方法，具體涉及一種具有超大Stokes位移的環保型三元量子點材料的制備方法。

背景技術

量子點（Quantum?dots，QDs）又稱半導體納米晶，呈近似球形，其三維尺寸在2-10nm范圍內，是一種由第一族(銅、銀)、第三族(銦、鎵、鋁)和第六族(硫、硒、碲)元素組成的毒性較低且極小的半導體納米晶體，呈現出特殊的光、電、磁學性質，在生物醫學、太陽能電池、顯示照明等領域具有非常廣泛的應用。目前，人們對QDs的研究應用主要集中在CdS、CdTe、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS等二元族QDs上。但是眾所周知，Cd²⁺是一種具有毒性的重金屬離子，因此，含Cd²⁺的二元QDs的使用不符合當前對環境友好型材料的戰略要求，并且因為這一特性限制了其在生物醫學、太陽能電池等領域的相關應用。

I-III-VI型QDs克服了傳統量子點含有較多的重金屬元素(鎘或鉛)對環境的毒害問題。它有效的降低了量子點的生物毒性，擴大了量子點的應用范圍。這些三元量子點主要是具有黃銅礦結構的直接窄帶隙半導體。與傳統的二元量子點相比，三元量子點沒有明顯的第一激子峰，發射光譜寬，Stokes位移超大。同時，它們的紅外吸收系數大，并且平均熒光壽命高于二元量子點。另外，由于其獨特的光學特性，三元量子點已被廣泛用于許多光電器件中，并有望用于生物醫學領域。半導體三元量子點通過提供比傳統有機染料更亮和光穩定性更好的熒光探針，可以顯著影響生物醫學近紅外(NIR)成像的性能。傳統的熒光成像波長大多集中在可見光區（波長400?-750?nm），存在組織穿透深度低和空間分辨率低的缺陷。研究表明，近紅外區熒光?(Near?Infrared,?750-1350?nm）能有效實現對生物體的深組織成像，在腫瘤靶向標記時，具有更好的準確性，空間分辨率更高，且成像不受生物組織自發熒光的干擾。而且，近紅外量子點不僅保留了傳統可見光范圍量子點的優勢外，還具有很多獨特的光化學特性。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有超大Stokes位移的環保型三元量子點材料的制備方法。本發明制備了價廉、環境友好型的由Ⅰ-Ⅱ-Ⅳ族元素組成的近紅外三元量子點材料，以達到降低毒性、環保價廉的目標，是一種具有超大Stokes?位移，高熒光亮度的NIR熒光材料。

一、三元量子點材料的制備

1、SH-Fru-?CuInS₂?QDs的制備