核壳量子点的表面优化方法技术

本发明专利技术提供了一种核壳量子点的表面优化方法。该核壳量子点的壳层为硫化物，该表面优化方法包括：去除具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢，得到去除表面缺陷的核壳量子点。由于合成上述量子点的壳层过程中硫化氢是不可避免会存在的，且硫化氢是以气体方式存在于体系中，在将具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢去除后，由于硫化氢导致缺陷明显减弱甚至消失，进而使得核壳量子点的表面得到优化，提高了其荧光量子产率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及量子点材料领域，具体而言，涉及一种核壳量子点的表面优化方法。
技术介绍
量子点的表面缺陷影响着量子点几乎所有的性质，控制表面缺陷是量子点能否成功实现应用价值的关键所在。本申请专利技术人经过试验发现，采用目前常规方法得到的CdSe/CdS核壳量子点上主要存在两种空穴缺陷，分别来源于H2S和表面的硫原子。其中，H2S可以有效地淬灭CdSe/CdS核壳量子点的荧光，导致该量子点的应用价值大大降低。但是，现有技术没有提出如何解决来源于H2S和表面的硫原子的表面缺陷的方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种核壳量子点的表面优化方法，以解决现有技术中的合成方法得到的核壳量子点存在H2S导致的空穴缺陷的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种核壳量子点的表面优化方法，该核壳量子点的壳层为硫化物，该表面优化方法包括：去除具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢，得到去除表面缺陷的核壳量子点。进一步地，上述去除第一反应体系中的硫化氢的过程选自以下方式中的任意一种或几种的结合：向第一反应体系中通入氮气或惰性气体；对第一反应体系进行光照；对第一反应体系进行抽真空。进一步地，上述第一反应体系的温度为100～150℃。进一步地，上述光照为紫外光或蓝光照射。进一步地，上述表面优化方法在去除硫化氢之后，还包括：向第一反应体系中加入羧酸盐溶液，其中羧酸盐的加入量足以生成下一个单层的硫化物壳，羧酸盐为IIB元素的羧酸盐，优选第一反应体系的温度为室温。进一步地，上述羧酸盐为碳原子个数为1至18中的任意一种羧酸盐，优选为醋酸盐、十四酸盐、硬脂酸盐或油酸盐，进一步优选IIB元素为镉元素。进一步地，上述表面优化方法还包括采用单前驱体法制备第一反应体系。进一步地，上述表面优化方法还包括：采用热循环-连续离子层吸附法制备产物体系；向产物体系中加入至少用以两个单层壳生长的ODE-S溶液，得到第一反应体系。进一步地，上述核壳量子点的壳层为至少2层。进一步地，上述核壳量子点的核为II-VI族量子点，核壳量子点的壳为IIB族元素-S量子点，优选核壳量子点为CdSe/CdS核壳量子点。应用本专利技术的技术方案，由于合成上述量子点的壳层过程中硫化氢是不可避免会存在的，且硫化氢是以气体方式存在于体系中，在将具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢去除后，由于硫化氢导致缺陷明显减弱甚至消失，进而使得核壳量子点的表面得到优化，提高了其荧光量子产率。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。一般地，空穴缺陷和阴离子或者含有阴离子的化合物有关。量子点合成方法中会产生硫脲衍生物副产物，这些含硫副产物在高温下还有可能会继续反应生成单质硫或者多硫化合物。据报道上述所有的含硫副产物都有可能淬灭量子点。然而当申请人将硫脲、单质硫或者多硫化合物加入到刚刚制备的CdSe/CdS核壳量子点己烷溶液中，却发现量子点的荧光量子产率和荧光衰减曲线几乎没什么变化。本申请专利技术人怀疑可能是H2S引起的，通过将含有H2S的胺溶液加入到量子点的己烷溶液中时，量子点的荧光强度马上急剧下降，而且荧光衰减寿命大幅缩短的验证实验来看，确实是H2S引起的。另外，本申请专利技术人发现合成CdSe/CdS核壳量子点的原溶液如果放置过夜，这时候里面的CdSe/CdS核壳量子点的荧光强度会下降。原溶液放置12小时以后，CdSe/CdS核壳量子点的荧光量子产率从～50％下降到～23％，同时在荧光衰减曲线上出现一个短寿命成份，但是荧光光谱的峰型没有发生变化。相反，当专利技术人取出一点原溶液用己烷稀释100倍，再同样放置12小时，却发现CdSe/CdS核壳量子点荧光强度居然上升了，而且荧光光谱也没发生变化。这个结果说明这里原溶液中量子点荧光强度减弱仅仅是表面引起的，与以前文献报道的配体丢失、量子点表面氧化等都无关。另外，很难想象如果是硫脲或者其他含硫化合物造成的淬灭，溶液经过稀释以后居然会使量子点变亮。如前，本申请专利技术人经过试验发现，采用目前常规方法得到的CdSe/CdS核壳量子点上主要存在两种空穴缺陷，分别来源于H2S和表面的硫原子。其中，H2S可以有效地淬灭CdSe/CdS核壳量子点的荧光，导致该量子点的应用价值大大降低。为了解决该问题，本申请提供了一种核壳量子点的表面优化方法，该核壳量子点的壳层为硫化物，该表面优化方法包括：去除具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢，得到去除表面缺陷的核壳量子点。申请人发现了缺陷来源于硫化氢，但是由于合成上述量子点的壳层过程中硫化氢是不可避免会存在的，且硫化氢是以气体方式存在于体系中，在将具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢去除后，由于硫化氢导致缺陷明显减弱甚至消失，进而使得核壳量子点的表面得到优化，提高了其荧光量子产率。其中，当检测到量子点的荧光强度不再变化，说明硫化氢被完全去除。去除硫化氢的方法有很多，比如可以采用物理方式将硫化氢从体系中分离也可以采用化学方式消耗掉其中的硫化氢，比如将其转换为硫醇的方式，为了使所得到的量子点在去除硫化氢的过程中稳定存在，优选采用以下方式之一或几种方式的结合以去除第一反应体系中的硫化氢：向第一反应体系中通入氮气或惰性气体；对第一反应体系进行光照从而光分解硫化氢；对第一反应体系进行抽真空。其中，向第一反应体系中通入氮气或惰性气体，利用氮气或惰性气体赶走硫化氢，进而实现去除硫化氢的目的，与其他方式相比，该方式对核壳量子点浓度较高的体系效果更为明显。光分解去除量子点表面的H2S是一种光化学反应，所以要达到除去H2S的目的，要求每个核壳量子点都能吸收足够的光。优选第一反应体系中核壳量子点的浓度>0.01mmol/L，采用向第一反应体系中通入氮气或惰性气体以去除第一反应体系中的硫化氢。当然，当第一反应体系中核壳量子点的浓度小于上述数值时，也可以采用通入氮气或惰性气体的方式。对第一反应体系进行光照的方式比较适合核壳量子点的浓度≤0.01mmol/L的第一反应体系，其中的光照优选采用紫外光或蓝光照射，当然其他能够被量子点吸收的光源也可以，并不限于紫外光和蓝光。如果采用光照处理较高浓度的第一反应体系，比如高于0.01mmol/L的体系，适当延长光照时间也可以去除硫化氢，上述浓度的划分并不是绝对的。对于抽真空方式，可以采用现有技术中常规的抽真空设备实施。在采用上述各种方式去除硫化氢的过程中，可以是任何温度，优选上述第一反应体系的温度为100～150℃。一方面加快硫化氢的去除速度，另一方面可以节约热能。温度和去除速度相关，温度越高去除越快，温度越低，去除时间越长。申请人发现去除了H2S之后，CdSe/CdS核壳量子点的荧光量子产率有一个明显的上升，但是壳层厚度小于10层的CdSe/CdS核壳量子点的荧光量子产率还是都低于100％，这意味着这些量子点的表面还有另外的空穴缺陷。经过进一步研究确认该空穴缺陷是由硫原子引起的。本申请在去除了硫化氢的影响之后，还可以进一步去除由于表面硫原子引起的表面缺陷，优选上述表面优化方法在去除硫化氢之后，还包括：向第一反应体系中加入羧酸盐溶液，其中羧酸盐的加入量足以生成下一个单层的硫化物壳，羧酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳量子点的表面优化方法，其特征在于，所述核壳量子点的壳层为硫化物，所述表面优化方法包括：去除具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢，得到去除表面缺陷的核壳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种核壳量子点的表面优化方法，其特征在于，所述核壳量子点的壳层为硫化物，所述表面优化方法包括：去除具有核壳量子点的第一反应体系中的硫化氢，得到去除表面缺陷的核壳量子点。2.根据权利要求1所述的表面优化方法，其特征在于，所述去除第一反应体系中的硫化氢的过程选自以下方式中的任意一种或几种的结合：向所述第一反应体系中通入氮气或惰性气体；对所述第一反应体系进行光照；对所述第一反应体系进行抽真空。3.根据权利要求2所述的表面优化方法，其特征在于，所述第一反应体系的温度为100～150℃。4.根据权利要求2或3所述的表面优化方法，其特征在于，所述光照为紫外光或蓝光照射。5.根据权利要求1所述的表面优化方法，其特征在于，所述表面优化方法在去除所述硫化氢之后，还包括：向所述第一反应体系中加入羧酸盐溶液，其中所述羧酸盐的加入量足以生成下一个单层的硫化物壳，所述羧酸盐为IIB元素的羧酸盐，...

【专利技术属性】
技术研发人员：濮超丹，彭笑刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33