專利名稱：CdSeS/ZnS包殼量子點及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CdSeS/ZnS包殼量子點及制備方法 背景技術(shù)量子點(quantum dots, QDs)又可稱為半導(dǎo)體纟內(nèi)米晶體(semicondutor薩ocrystal)， 是 一種由II-VI族或III-V族元素組成的納米晶粒。量子點的超微尺寸導(dǎo)致了一種量子尺度效 應(yīng)，賦予了其獨特的光學(xué)和電子學(xué)性質(zhì)。量子點由于其大小不同(或組成不同)即可發(fā)出不 同顏色的熒光，而且可用單一波長的光去激發(fā)多種不同顏色的量子點。近年來，量子點由于 其獨特的光致發(fā)光性質(zhì)越來越受到人們的重視，1998年開始應(yīng)用于生命科學(xué)研究，隨后，其 研究應(yīng)用范圍涉及物理、化學(xué)、材料、生物等多學(xué)科，已成為一門新興的交叉學(xué)科。常見的量子點發(fā)光材料多為I1-VI族或III-V族的元素組成，發(fā)光范圍覆蓋可見光及紅外 區(qū)域。其中II-VI族的元素包括MgS， MgSe, GaS, GaSe, GaSe， SrTe, BaS， ZnS, CdS， CdSe, CdTe等， III-V族的元素包括GaAs, InGaAs， InP， InAs等。研究比較多的是CdS、 CdSe、 CdTe、 ZnS、 InGaN/GaN等。 '量子點材料的制備方法很多，可以分為物理和化學(xué)兩類制備方法。物理制備方法常常需要 大型的儀器設(shè)備、高陣控等比較苛刻的條件,并且制備出的納米顆粒粒徑分布寬，不易控制。 而化學(xué)制備方法則具有化學(xué)方法的優(yōu)點，量子點尺寸可以小至2 10n m,平均尺寸分布大約 在5% 10%的范圍內(nèi)，量子點的組分'易于控制，可獲得高密度的量子點陣列，制備價格較為低廉 等。目前，常見的化學(xué)制備方法，主要采取核/殼型量子點的制備工藝，采用易燃易爆及價格 昂貴原料，如Cd (CH3) 2等有機鎘材料，工藝復(fù)雜，不安全，難操作。本發(fā)明方法既避免了原來核/殼型量子點制備繁雜，又克服了采用Cd (CH3) 2等有機鎘的 易燃易爆及價格昂貴的缺陷，同時，也降低了硫硒鎘量子點的毒性，擴大了量子點應(yīng)用范圍。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對以往量子點合成的不足，提出了一種合成疏水性CdSeS/ZnS包殼量子點的方法。本方法操作簡便，安全，易行，再現(xiàn)性好，成本低廉。本發(fā)明提出的具體技術(shù)方案是CdSeS/ZnS包殼量子點的制備方法，采用如下步驟(a)準確稱量Se和S加入反應(yīng)器A中，再加入OA和TOP制得儲備液A。(b準確稱量Zn0加到反應(yīng)器B中，先后加入0A、 T0A和T0P，制成儲備液B。(c) 準確稱量Cd0加到反應(yīng)器C中，先后加入0A、 T0A和T0P，通入Ar氣置換凈瓶中空氣，攪拌下加熱至260-330。C，滴加上述儲備液A，維持該溫度IO秒至15分鐘；滴加儲備液 B，維持該溫度10秒至15分鐘，去掉加熱裝置，待溫度降到100-3(TC時，將反應(yīng)液倒入盛 有甲醇或乙醇的容器D中。(d) 將得到的產(chǎn)物傾去上清液，固體用石油醚或氯仿或甲苯等溶劑溶解后，再加入甲醇或 乙醇，離心沉降2-20分鐘，傾去上清液，剩佘的固體用真空泵抽凈揮發(fā)性物質(zhì)，得到固體量 子點產(chǎn)物。通過調(diào)整Cd、 Se、 S組成，將該CdSeS/ZnS包殼量子點產(chǎn)物溶于溶劑，可得到發(fā)射波長 為500-620nm的量子點溶液。采用本發(fā)明方法制備的CdSeS/ZnS量子點，通過調(diào)整Cd、 Te、 S組成，控制量子點發(fā)射 波長，熒光強度高，半峰寬窄，量子產(chǎn)率高，穩(wěn)定性好，毒性低。
具體實施方式
CdSeS/ZnS量子點制備分為四部分:(a) Se和S儲備液的制備;(b) ZnO儲備液的制備; (c) CdSeS/ZnS包殼量子點的合成；(d)后處理。(a) Se和S儲備液的制備在25ml圓底燒瓶中(反應(yīng)器A)加入5mgSe粉和320mgS粉，移入5mlOA和lmlT0P， 溶解后得到SeS儲備液。(b) 在50ml三口瓶中(反應(yīng)器B)加入163mgZnO,移入5mlOA和20mlTOA攪拌均勻，制成 儲備液B。(c) CdSeS量子點的合成在100ml四口瓶(反應(yīng)器C)上裝攪拌，溫度計和Ar氣保護裝置，準確稱量Cd0 400mg， 加入20ml 0A、 5ml TOA及20ml TOP，通Ar置換凈空氣，攪拌下加熱升溫。當(dāng)反應(yīng)器C溫度 達到260-30CrC，滴加儲備液A，維持26(TC反應(yīng)30秒鐘；繼續(xù)滴加儲備液B，維持該溫度反 應(yīng)30秒鐘，去掉加熱裝置，待溫度降到IO(TC時，將反應(yīng)液倒入盛有50ml甲醇的100ml三 角瓶(反應(yīng)器D)中，密封后避光保存。(d)后處理將D中的上清液傾去，加入10ml氯仿溶解至均勻透明，加入20ml甲醇離心沉降5分鐘 后，傾去上層清液，余下的固體用真空泵抽干揮發(fā)物后，得到CdSeS/ZnS包殼量子點固體產(chǎn) 物。
權(quán)利要求
1.一種制備CdSeS/ZnS包殼量子點的方法，其特征在于采用下述步驟(a)在反應(yīng)器A中準確稱量Se和S，加入OA和TOP制成儲備液A。(b)在反應(yīng)器B中準確稱量ZnO，加入OA和TOA，制成儲備液B。(c) 在反應(yīng)器C中準確稱量CdO，加入OA、TOA和TOP，通入隋性氣體(Ar)置換凈空氣，攪拌下加熱升溫，當(dāng)反應(yīng)溫度達到265-330℃時，滴加上述儲備液A，維持溫度，反應(yīng)10秒到15分鐘后，再加入儲備液B，維持溫度反應(yīng)10秒到15分鐘，去掉加熱裝置，待溫度降低到100-30℃，將反應(yīng)液倒入盛有甲醇或乙醇的容器D中。(d)將容器D中得到的產(chǎn)物傾去上清液，固體用溶劑溶解后，再加甲醇或乙醇，離心2-20分鐘，傾去上清液，剩余固體用真空泵抽凈殘余溶劑，可得到波長500-620nm的量子點固體。
2. 按照權(quán)利要求l的方法，其中(d)歩驟中，將得到的產(chǎn)物傾去上清液，固體用溶劑溶解， 溶劑主要為石油醚、氯仿、甲苯等弱極性溶劑。
3. —種CdSeS/ZnS包殼量子點，其特征在于量子點核層由Cd、 Se、 S三種元素組成，殼層由ZnS組成，其光學(xué)等性能不是通過量子點粒 徑大小，而是通過調(diào)控Cd、 Se、 S的組成比例來控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了CdSeS/ZnS包殼量子點及制備方法。本方法是用氧化鎘或醋酸鎘等無機物做原料，在一定的溫度條件下制備CdSeS量子點，而后，用ZnS對其進行包殼。該方法既避免了原來核/殼型量子點的制備繁雜，又克服了采用Cd(CH₃)₂等有機鎘的易燃易爆及價格昂貴的缺陷。本發(fā)明的方法操作簡便，重復(fù)性好，安全易行，成本低廉。本發(fā)明得到的CdSeS/ZnS包殼量子點既具備熒光強度高，半峰寬窄，量子產(chǎn)率高，穩(wěn)定性好的特點，又降低了毒性，進一步拓展了量子點的應(yīng)用范圍。
文檔編號C09K11/88GK101328408SQ20071005770
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者曹世東, 沙印林, 偉 謝, 趙國鋒 申請人:天津游瑞量子點技術(shù)發(fā)展有限公司