專利名稱：一種表面修飾的ZnO量子點(diǎn)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ZnO量子點(diǎn)及其制備方法，特別涉及一種表面修飾的ZnO量子點(diǎn)及其制備方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)的熒光發(fā)光強(qiáng)度、高穩(wěn)定性且發(fā)光波長可調(diào)的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)半導(dǎo)體材料從體相逐漸減少至一定臨界尺寸以后，材料的特征尺寸在三個(gè)維度上都與電子的德布羅意波或電子平均自由程相比擬或更小時(shí)，電子在材料中的運(yùn)動(dòng)受到三維限制，也就是說電子的能量在三個(gè)維度上都是量子化的，我們把這種電子在三個(gè)維度上都受限制的材料稱為量子點(diǎn)。半導(dǎo)體量子點(diǎn)的研究是固體發(fā)光材料中的一個(gè)新興領(lǐng)域，涉及多學(xué)科的交叉。量子技術(shù)最早源于20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)半導(dǎo)體材料減小到納米尺寸時(shí)，它與大塊材料相比具有獨(dú)特的光學(xué)特性。量子點(diǎn)作為一種最新型的熒光材料，它與傳統(tǒng)的熒光粉相比具有多種優(yōu)勢(shì)，主要
有二點(diǎn)
(1)單一種類的量子點(diǎn)能夠根據(jù)尺寸變化可產(chǎn)生不同顏色的單色光，甚至白光，這是傳統(tǒng)熒光粉根本無法實(shí)現(xiàn)的；(2)量子點(diǎn)具有激發(fā)光譜寬并且連續(xù)分布，發(fā)射光譜單色性好等優(yōu)點(diǎn)；(3)量子點(diǎn)的粒徑非常小，只有幾個(gè)納米，完全可以避免傳統(tǒng)熒光粉所引起的光散射作用。因此，利用量子點(diǎn)替代傳統(tǒng)熒光粉作為熒光材料具有重要意義。半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為一種新型的熒光材料，被廣泛運(yùn)用于生物熒光探針、發(fā)光二極管熒光材料、生物芯片、激光器、光電子器件、太陽能電池、非線性光學(xué)材料、光敏材料等領(lǐng)域。量子點(diǎn)中目前研究最成熟的Cdk量子點(diǎn)、CdTe量子點(diǎn)等雖然發(fā)光性能好，但是毒性太大、成本較高，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。ZnO量子點(diǎn)由于其無毒、成本低的顯著優(yōu)勢(shì)引起研究者的廣泛關(guān)注。但是，目前已經(jīng)報(bào)道的ZnO量子點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，可見光區(qū)發(fā)光波長調(diào)節(jié)范圍很窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種熒光發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好且可以實(shí)現(xiàn)多色發(fā)光的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)；本發(fā)明另一目的在于提供上述表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)，其為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面修飾的表面修飾ZnO量子點(diǎn)，其粒徑小于lOnm。
本發(fā)明提供的表面修飾的aio量子點(diǎn)的制備方法，其為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面修飾的表面修飾ZnO量子點(diǎn)，其制備步驟如下(1)制備經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液將二水合乙酸鋅在磁力攪拌下加入到無水乙醇中，加熱到80°C冷凝回流l_5h，得到濃度為0. lmol/L的乙酸鋅乙醇溶液；將乙酸鋅乙醇溶液預(yù)冷至0°C，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，磁力攪拌15-60min，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液；所述硅烷偶聯(lián)劑與二水合乙酸鋅的重量份配比為40-80 60-20。(2)制備硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)將一水合氫氧化鋰加入到乙醇中，超聲溶解，得到濃度為0. 1-0. 35mol/L的氫氧化鋰乙醇溶液；將氫氧化鋰乙醇溶液加入到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液中，磁力攪拌 30min，制得無色透明的粒徑小于IOnm的硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)及制法具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)無毒，克服了 Cdk等傳統(tǒng)量子點(diǎn)毒性大的突出問題；2、本發(fā)明的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)熒光發(fā)光強(qiáng)度高，解決了普通ZnO量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度低的問題；3、本發(fā)明的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)穩(wěn)定性高，解決了普通ZnO量子點(diǎn)穩(wěn)定性差的問題；4、本發(fā)明的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)可以方便地制備不同發(fā)光顏色的ZnO量子點(diǎn)， 提高了 ZnO量子點(diǎn)發(fā)光波長的可調(diào)節(jié)性；5、本發(fā)明的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是未表面修飾的ZnO量子點(diǎn)(a)和表面修飾的ZnO量子點(diǎn)(b)的熒光發(fā)光光譜示意圖；圖2是未表面修飾的ZnO量子點(diǎn)室溫儲(chǔ)存3周前后熒光強(qiáng)度對(duì)比示意圖；圖3是表面修飾的ZnO量子點(diǎn)室溫儲(chǔ)存3周前后熒光強(qiáng)度對(duì)比示意圖；圖4為未表面修飾的ZnO量子點(diǎn)、硅烷偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的紅外光譜圖；圖5為本發(fā)明的表面修飾的SiO量子點(diǎn)的高分辨透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例1將0. 439g 二水合乙酸鋅在磁力攪拌下加入20mL無水乙醇中，加熱到80°C冷凝回流池，得到0. lmol/L的乙酸鋅乙醇溶液；CN 102533257 A
將乙酸鋅乙醇溶液預(yù)冷至0°C，然后加入0. 硅烷偶聯(lián)劑，磁力攪拌60min，得到硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液。將0. 0839g 一水合氫氧化鋰加入到20mL乙醇中，超聲溶解，得到濃度為0. lmol/L 的氫氧化鋰乙醇溶液；將氫氧化鋰乙醇溶液加入到硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液中，磁力攪拌 30min,即制得本實(shí)施例的無色透明的硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)。該ZnO量子點(diǎn)的平均粒徑為3nm，熒光發(fā)光峰位置是497nm，為綠色熒光，其熒光發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。該實(shí)施例中硅烷偶聯(lián)劑與二水合乙酸鋅的重量份配比為40 60。圖5為實(shí)施例1所制備的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的高分辨透射電鏡圖，由圖可見 所制備的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)粒徑小于lOnm。實(shí)施例2將0. 439g 二水合乙酸鋅在磁力攪拌下加入20mL無水乙醇中，加熱到80°C冷凝回流證，得到0. lmol/L的乙酸鋅乙醇溶液；將乙酸鋅乙醇溶液預(yù)冷至0°C，然后加入0. 6g硅烷偶聯(lián)劑，磁力攪拌15min，得到
硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液。將0. 1175g 一水合氫氧化鋰加入到20mL乙醇中，超聲溶解，得到濃度為0. 14mol/ L的氫氧化鋰乙醇溶液；將氫氧化鋰乙醇溶液加入到硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液中，磁力攪拌 30min,即制得本實(shí)施例的無色透明的硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)。該ZnO量子點(diǎn)的平均粒徑是2nm，熒光發(fā)光峰位置是458nm，為藍(lán)色熒光，其熒光發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。該實(shí)施例中硅烷偶聯(lián)劑與二水合乙酸鋅的重量份配比為58 42。實(shí)施例3將0. 439g 二水合乙酸鋅在磁力攪拌下加入20mL無水乙醇中，加熱到80°C冷凝回流lh，得到0. lmol/L的乙酸鋅乙醇溶液；將乙酸鋅乙醇溶液預(yù)冷至0°C，然后加入1. 75g硅烷偶聯(lián)劑，磁力攪拌30min，得到
硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液。將0. 2937g 一水合氫氧化鋰加入到20mL乙醇中，超聲溶解，得到濃度為0. 35mol/ L的氫氧化鋰乙醇溶液；將氫氧化鋰乙醇溶液加入到硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液中，磁力攪拌 30min,即制得本實(shí)施例的無色透明的硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)。該ZnO量子點(diǎn)的平均粒徑是lnm，熒光發(fā)光峰位置是386nm，為紫色熒光，其熒光發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。該實(shí)施例中硅烷偶聯(lián)劑與二水合乙酸鋅的重量份配比為80 20。 如表1所示，由實(shí)施例1-3可知，本發(fā)明所述方法可制得具有不同發(fā)光顏色的表面修飾的ZnO量子點(diǎn)。由各實(shí)施例可知，所述制備表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
表 權(quán)利要求
1.一種表面修飾的ZnO量子點(diǎn)，其為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面修飾的表面修飾ZnO量子點(diǎn)，其粒徑小于lOnm。
2.—種權(quán)利要求1所述表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的制備方法，所述表面修飾的ZnO量子點(diǎn)為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面修飾的表面修飾ZnO量子點(diǎn)，其制備步驟如下(1)制備經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液將二水合乙酸鋅在磁力攪拌下加入到無水乙醇中，加熱到80°C冷凝回流l_5h，得到濃度為0. lmol/L的乙酸鋅乙醇溶液；將乙酸鋅乙醇溶液預(yù)冷至0°C，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，磁力攪拌15-60min，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液；所述硅烷偶聯(lián)劑與二水合乙酸鋅的重量份配比為40-80 60-20。(2)制備硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)將一水合氫氧化鋰加入到乙醇中，超聲溶解，得到濃度為0. 1-0. 35mol/L的氫氧化鋰乙醇溶液；將氫氧化鋰乙醇溶液加入到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液中，磁力攪拌30min， 制得無色透明的粒徑小于IOnm的硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面修飾的ZnO量子點(diǎn)，其為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面修飾的表面修飾ZnO量子點(diǎn)；其制法為先制備經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液，再加入硅烷偶聯(lián)劑，磁力攪拌下制得經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液；然后制備氫氧化鋰乙醇溶液，最后將氫氧化鋰乙醇溶液加入到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定的乙酸鋅乙醇溶液中，磁力攪拌下制得無色透明的硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的ZnO量子點(diǎn)；該量子點(diǎn)具有熒光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，而且該表面修飾的ZnO量子點(diǎn)的發(fā)光波長可以調(diào)節(jié)并無毒；且制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09K11/54GK102533257SQ20101060880
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者付紹云, 史漢橋, 李婉男, 楊嬌萍, 肖紅梅 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所