一种核壳结构量子点及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种核壳结构量子点的制备方法，其包括如下步骤：将铜盐、铟盐和锌盐溶解于有机溶剂，以得到铜前驱体、铟前驱体和锌前驱体；将硫醇加入所述铜前驱体、所述铟前驱体和所述锌前驱体，混合反应一段时间，以得到CuInZn

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构量子点及其制备方法
本专利技术涉及一种核壳结构量子点及其制备方法。
技术介绍
制备在可见光-近红外荧光范围的半导体量子点，人们主要研究热点集中在CdTe、CdSe、PbS、PbSe以及CdxHg1-xTe等含Cd、Pb、Hg等重金属量子点上。然而，由于这些量子点含Cd，Pb，Hg等毒性元素，并且在量子点制备方法上通常使用易燃易爆的前驱体，因此，限制了其在光电器件以及生物标记等领域的应用。目前，人们把发光半导体量子点制备研究的热点集中在I-III-VI2半导体量子点的制备上，尤其是CuInS2量子点，其不但可以在可见-近红外发光连续可调，而且毒性低。由于CuInS2量子点不含毒性重金属，因此具有绿色环保的优点，且适宜于活体细胞检测和未来器件应用。然而，由于CuInS2量子产率太低，且必须对其进行表面钝化，从而形成CuInZnxSy复合结构量子点，且其量子产率可达30％以上。此外，在从CuInS2到CuInZnxSy合成过程中会引入缺陷，造成量子产率下降，通常合成的量子点粒径小于5nm，并且合成过程较为复杂，不易规模化生产。因此，采用CuInS2不易直接合成大粒径、高稳定的CuInZnxSy量子点。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种大粒径、高稳定、合成工艺简单的核壳结构量子点及其制备方法。一种核壳结构量子点的制备方法，其包括如下步骤：将铜盐、铟盐和锌盐溶解于有机溶剂，以得到铜前驱体、铟前驱体和锌前驱体；将硫醇加入所述铜前驱体、所述铟前驱体和所述锌前驱体，混合反应一段时间，以得到CuInZnxS2+x(0<x≤1)量子点核溶液；及向所述量子点核溶液中加入壳层材料并反应一段时间后，并间隔地重复加入所述壳层材料数次，所述壳层材料为锌盐溶液和所述硫醇的混合溶液，以得到所述CuInZnxS2+x/ZnS(0<x≤1)核壳结构量子点。在一实施例中，所述壳层材料重复加入的次数为3-6次。在一实施例中，所述量子点核形成的反应时间为10-15分钟，所述量子点壳层形成的反应时间为30-80小时。在一实施例中，所述铜盐选自醋酸铜、碘化铜、氯化铜、油酸铜、硬脂酸铜、醋酸铟中的一种或其组合。所述铟盐选自碘化铟、氯化铟、油酸铟中的一种或其组合。所述锌盐选自醋酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的一种或其组合。在一实施例中，所述有机溶剂选自液体石蜡、石蜡、十八稀、油氨、油酸中的一种或其组合。所述硫醇选自四烷基三齿硫醇、六烷基三齿硫醇、八烷基三齿硫醇、十烷基三齿硫醇、十二烷基硫醇、八烷基硫醇、十六烷基硫醇中的一种或其组合。在一实施例中，所述有机溶剂的量为所述铜前驱体和所述铟前驱体的摩尔数之和的3-10倍，所述硫醇的量为所述铜前驱体和所述铟前驱体的摩尔数之和的4-1000倍。在一实施例中，在所述混合溶液中，所述锌盐的浓度为0.1-1mmol/mL。在一实施例中，所述锌盐溶液的量为所述铜前驱体和所述铟前驱体的摩尔数之和的10-100倍，所述硫醇的量为所述锌盐溶液的摩尔数的2倍。一种核壳结构量子点，所述核壳结构量子点由I-III-II-VI族量子点核和II-VI族量子点壳层两部分组成，所述量子点核为CuInZnxS2+x(0<x≤1)，所述量子点壳层为ZnS，所述壳层厚度的范围为2.5-4.5nm，所述核壳结构量子点的粒径范围为8-12nm。在一实施例中，所述核壳结构量子点的荧光光谱范围为540-680nm。相较现有技术，上述CuInZnxS2+x/ZnS(0<x≤1)核壳结构量子点的制备方法，通过以硫醇作为硫原，且所述硫醇还作为配体及溶剂，因此，在反应过程中，所述硫醇能够缓慢释放硫元素，从而减缓量子点成核速率，且易于控制核壳结构量子点的合成过程。本专利技术的制备方法合成工艺简单，量子产量达60％-80％。本专利技术制备的CuInZnxS2+x/ZnS(0<x≤1)核壳结构量子点的壳层厚度较厚、稳定性好。附图说明图1是本专利技术的一较佳实施例的CuInZnxS2+x/ZnS核壳结构量子点的结构示意图。图2是本专利技术的第一实施例在不同反应时间合成的CuInZnxS2+x/ZnS(x＝0.5)核壳结构量子点的荧光吸收及荧光强度的变化光谱图。图3a是本专利技术的第一实施例中的量子点核CuInZn0.5S2.5的透射电镜图片。图3b是本专利技术的第一实施例中的CuInZn0.5S2.5/ZnS核壳结构量子点在第一次加入壳层材料并反应1小时后的电镜照片。图3c是本专利技术的第一实施例中的CuInZn0.5S2.5/ZnS核壳结构量子点在第二次加入壳层材料并反应2小时后的电镜照片。图3d是本专利技术的第一实施例中的CuInZn0.5S2.5/ZnS核壳结构量子点在第三次加入壳层材料并反应10小时后的电镜照片。图3e是本专利技术的第一实施例中的CuInZn0.5S2.5/ZnS核壳结构量子点在第四次加入壳层材料并反应10小时后的电镜照片。图3f是本专利技术的第一实施例中的CuInZn0.5S2.5/ZnS核壳结构量子点在第五次加入壳层材料并反应10小时后的电镜照片。图3g是本专利技术的第一实施例中的CuInZn0.5S2.5/ZnS核壳结构量子点在第六次加入壳层材料并反应20小时后的电镜照片。图4是本专利技术的第一实施例在不同反应时间合成的CuInZnxS2+x/ZnS(x＝0.5)核壳结构量子点的XRD图谱。图5是本专利技术的第二实施例至第五实施例中的CuInZnxS2+x/ZnS(0<x≤1)核壳结构量子点的荧光强度变化谱图。图6a是本专利技术的第二实施例中的CuInZnxS2+x/ZnS(x＝0.9)核壳结构量子点的透射电镜图片。图6b是本专利技术的第三实施例中的CuInZnxS2+x/ZnS(x＝0.7)核壳结构量子点的透射电镜图片。图6c是本专利技术的第四实施例中的CuInZnxS2+x/ZnS(x＝0.4)核壳结构量子点的透射电镜图片。图6d是本专利技术的第五实施例中的CuInZnxS2+x/ZnS(x＝0.1)核壳结构量子点的透射电镜图片。主要元件符号说明核壳结构量子点100量子点核10壳层20如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式本专利技术的第一较佳实施方式的CuInZnxS2+x/ZnS(0<x≤1)的制备方法，其包括如下步骤：首先，制备量子点核溶液。(1)将铜盐、铟盐和锌盐溶解于有机溶剂，以得到铜前驱体、铟前驱体和锌前驱体。所述铜盐例如是，但不局限于，醋酸铜、碘化铜、氯化铜、油酸铜、硬脂酸铜或其组合。所述铟盐例如是，但不局限于，醋酸铟、碘化铟、氯化铟、油酸铟或其组合。所述锌盐例如是，但不局限于，醋酸锌、油酸锌、硬脂酸锌或其组合。所述有机溶剂例如是，但不局限于液体石蜡、石蜡、十八稀、油氨、油酸或其组合。为了降低合成核壳结构量子点的成本，所述有机溶剂优选价格低廉的所述液体石蜡和所述油氨的混合溶液。在本实施例中，所述硫醇即作为合成核壳结构量子点的硫源，也作为量子点的表面配体。此外，所述硫醇还可以作为所述铜盐和所述铟盐的溶剂。所述硫醇例如是，但不局限于，四烷基三齿硫醇、六烷基三齿硫醇、八烷基三齿硫醇、十烷基三齿硫醇、十二烷基硫醇、八烷基硫醇、十六烷基硫醇或其组合。可以理解的，所述铜前驱体、所述铟前驱体和所述锌前驱体的摩尔量的比例为1:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构量子点的制备方法，其包括如下步骤：将铜盐、铟盐和锌盐溶解于有机溶剂，以得到铜前驱体、铟前驱体和锌前驱体；将硫醇加入所述铜前驱体、所述铟前驱体和所述锌前驱体，混合反应一段时间，以得到CuInZn

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构量子点的制备方法，其包括如下步骤：将铜盐、铟盐和锌盐溶解于有机溶剂，以得到铜前驱体、铟前驱体和锌前驱体；将硫醇加入所述铜前驱体、所述铟前驱体和所述锌前驱体，混合反应一段时间，以得到CuInZnxS2+x(0<x≤1)量子点核溶液；向所述量子点核溶液中加入壳层材料并反应一段时间后，并间隔地重复加入所述壳层材料数次，所述壳层材料为锌盐溶液和所述硫醇的混合溶液，以得到所述CuInZnxS2+x/ZnS(0<x≤1)核壳结构量子点。2.如权利要求1所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于：所述壳层材料重复加入的次数为3-6次。3.如权利要求1所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于：所述量子点核形成的反应时间为10-15分钟，所述量子点壳层形成的反应时间为30-80小时。4.如权利要求1所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于：所述铜盐选自醋酸铜、碘化铜、氯化铜、油酸铜、硬脂酸铜、醋酸铟中的一种或其组合；所述铟盐选自碘化铟、氯化铟、油酸铟中的一种或其组合；所述锌盐选自醋酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的一种或其组合。5.如权利要求1所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂选自液体石蜡、石蜡、十八...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洁，恒蔚宏，
申请(专利权)人：深圳天吉新创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44