一种近红外量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种近红外量子点及其制备方法和应用，其通过先提供量子点晶种生长体系的原料，使得第一阳离子前体、第一阴离子前体和第一配体混合反应生成量子点晶种；再加入第二阴离子前体至所述量子点晶种生长体系中，使得第二阴离子与第一阳离子前体在量子点晶种上外延生长，反应生成合金化的量子点核；在量子点核表面包覆外壳层，生成近红外量子点；从而合成高效率、高稳定性的近红外合金量子点，适用于量子点膜等光学/电学器件。

A near infrared quantum dot and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种近红外量子点及其制备方法和应用
本专利技术涉及量子点
，尤其涉及一种近红外量子点及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，可发射近红外光至红外光的量子点越来越受到重视，尤其在在生物成像、发光二极管、太阳能电池和光通讯等很多方面都有重要的应用。其中，基于CdTe的量子点，通过对于尺寸以及成分的调控，其荧光发射波长从可见光区达到近红外光区具有可调的特质。基于CdTe的量子点合成方法，根据反应前体以及反应溶剂的不同，主要分为油相合成法和水相合成法两大类。其中，1)油相合成法：基于CdTe的量子点早期主要以二甲基镉这类易燃易爆并且很昂贵的剧毒试剂作为前体进行制备，该方法对合成条件的要求极为苛刻，不适合大范围推广；后来，Peng课题组用比较稳定的氧化镉代替二甲基镉，使合成工艺更加安全、可控；之后，各大课题组在此基础上，通过连续离子层吸附反应法(successiveioniclayeradsorptionandreaction，SILAR)对其进行壳层的包覆，合成了一系列基于CdTe的核壳量子点，如CdTeSe/ZnSe，CdTe/CdS，CdTe/CdSe，然而，这种在高温有机相中合成的油溶性CdTe量子点，一般性能极不稳定，荧光量子产率(QY)低(＜30％)，且容易猝灭，空气稳定性一般较差，使其应用受到限制。相比之下，水相合成法更加适用于制备CdTe量子点，其合成的量子点具有更高的荧光量子产率(＞60％)，且无需多余的水溶性配体修饰步骤即可直接溶于生物体系所需的水相环境。然而，水相合成的CdTe量子点，由于合成方法以及原料受限，一般得到的量子点粒子尺寸较小，无法包覆较厚的壳层，因此，其稳定性一般较差，无法满足商业化应用的要求，此外，由于一般的光学膜的胶水前体极性较小，水相合成的量子点与其不具有互溶性，因此，水相合成的CdTe量子点不具备制备光学膜的可行性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种近红外量子点及其制备方法和应用，解决现有技术的不足，合成高效率、高稳定性的近红外合金量子点，适用于量子点膜等光学/电学器件。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种近红外量子点的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1提供量子点晶种生长体系的原料，使得第一阳离子前体、第一阴离子前体和第一配体混合反应生成量子点晶种；S2加入第二阴离子前体至所述量子点晶种生长体系中，使得第二阴离子与第一阳离子前体在量子点晶种上外延生长，反应生成合金化的量子点核；S3在所述量子点核表面包覆外壳层，生成所述近红外量子点。进一步地，所述第一阳离子前体至少包括一种第一阳离子M的前体，所述第一阴离子前体中的第一阴离子A1和所述第二阴离子前体中的第二阴离子X不同，所述量子点晶种的组成为MA1,所述量子点核的组成为MXA1，其中，所述第一阴离子A1和所述第二阴离子X分别独立地选自以下一种或多种元素的阴离子：S、Se、Te、N、P、As。进一步地，所述步骤S1中的混合反应时间为5s～10min，随后加入所述第二阴离子前体。进一步地，所述第一阳离子M、第一阴离子A1、第二阴离子X的摩尔数之比为1：(0.05～0.5)：(0.1～0.9)，优选地，所述第一阳离子M、第一阴离子A1、第二阴离子X的摩尔数之比为1：(0.1～0.3)：(0.2～0.6)。进一步地，所述第一阳离子前体中的第一阳离子选自以下一种或多种元素的阳离子：Cd、Zn、Pb、Hg，优选地，所述第一配体为碳链长度在8～22的有机胺。进一步地，在所述步骤S3的包覆外壳层之前包括步骤S4：在所述量子点核表面包覆内壳层，所述内壳层包括第四阳离子和第四阴离子，所述第四阳离子包括至少一种阳离子，所述第四阴离子包括至少一种阴离子，所述内壳层位于所述量子点核和所述外壳层之间。进一步地，所述外壳层包括第三阳离子和第三阴离子，所述第三阳离子包括至少一种阳离子，优选地，所述近红外量子点的元素选自II-VI族中的半导体元素。进一步地，所述第一阴离子前体为Se前体和/或S前体，优选地，所述Se前体为Se的三烷基膦溶液、Se的非配位溶液或Se的配位溶液，优选自以下一种或多种：Se-TOP、Se-TBP、Se-ODE溶液、Se粉-ODE悬浊液、TMS-Se、Se-TPP、Se-OA、Se-ODA、Se-TOA、Se-ODPA、Se-OLA、Se-OCA；和/或所述S前体为S的三烷基膦溶液、硫醇、S的非配位溶液或S的配位溶液，优选自以下一种或多种：S-TOP、S-TBP、S-ODE、DDT、TMS-S、S-TPP、S-OA、S-ODPA、S-OLA、S-OCA、S-ODA、S-TOA。进一步地，所述第二阴离子前体为Te前体，所述Te前体为Te的三烷基膦溶液、Te的非配位溶液或Te的配位溶液，优选自以下一种或多种：Te-TOP、Te-TBP、Te-TPP、Te-ODE、Te-OA、Te-ODA、Te-TOA、Te-ODPA、Te-OLA、Te-OCA。进一步地，在所述步骤S1中的所述量子点晶种生成的反应温度为150℃～250℃，在所述步骤S2中的所述量子点核生成的反应温度为150℃～300℃。进一步地，在所述步骤S3中的外壳层生成的反应温度为250～320℃，在所述步骤S4中的内壳层生成的反应温度为250℃～320℃，加入所述第四阴离子时的温度为250℃～320℃。进一步地，所述外壳层中的第三阳离子选自Pb、Hg、Cd、Zn中的一种或多种，所述第三阴离子为S。进一步地，所述内壳层中的第四阳离子选自Pb、Hg、Cd、Zn中的一种或多种，所述第四阳离子为Se和/或S。根据本专利技术的另一方面，一种近红外量子点包括上述方法制备的近红外量子点。进一步地，所述近红外量子点的发光峰波长范围为700～1500纳米；和/或所述近红外量子点的量子产率不小于60％；和/或所述近红外量子点的电镜平均尺寸为6～15纳米。根据本专利技术的另一方面，一种发光器件，包括发光层，所述发光层包括上述的近红外量子点。该发光器件可以为照明或者显示设备。该发光器件可以是量子点电致发光器件或者量子点光致发光器件。量子点光致发光器件可以是量子点膜片。根据本专利技术的另一方面，一种光电器件，包括吸光层，所述吸光层包括上述的近红外量子点。根据本专利技术的另一方面，一种荧光标记试剂包括上述的近红外量子点。本专利技术的以上及其他技术特征以及有益效果，将在以下具体实施方式中进一步阐述。附图说明图1所示的是实施例2、实施例8和对比1的荧光相对强度的监测图。图2所示的是实施例2所制的近红外量子点的电镜图。图3所示的是对比例1所制的量子点的电镜图。图4所示的是对比例2所制的量子点的电镜图。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本专利技术的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外量子点的制备方法，其特征在于，包括步骤：/nS1提供量子点晶种生长体系的原料，使得第一阳离子前体、第一阴离子前体和第一配体混合反应生成量子点晶种；/nS2加入第二阴离子前体至所述量子点晶种生长体系中，使得第二阴离子与所述第一阳离子前体在所述量子点晶种上外延生长，反应生成合金化的量子点核；以及/nS3在所述量子点核表面包覆外壳层，生成所述近红外量子点。/n

【技术特征摘要】
1.一种近红外量子点的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1提供量子点晶种生长体系的原料，使得第一阳离子前体、第一阴离子前体和第一配体混合反应生成量子点晶种；
S2加入第二阴离子前体至所述量子点晶种生长体系中，使得第二阴离子与所述第一阳离子前体在所述量子点晶种上外延生长，反应生成合金化的量子点核；以及
S3在所述量子点核表面包覆外壳层，生成所述近红外量子点。


2.根据权利要求1所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，所述第一阳离子前体至少包括一种第一阳离子M的前体，所述第一阴离子前体中的第一阴离子A1和所述第二阴离子前体中的第二阴离子X不同，所述量子点晶种的组成为MA1，所述量子点核的组成为MXA1，其中，所述第一阴离子A1和所述第二阴离子X分别独立地选自以下一种或多种元素的阴离子：S、Se、Te。


3.根据权利要求2所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的混合反应时间为5s～10min，随后加入所述第二阴离子前体。


4.根据权利要求3所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，所述第一阳离子M、所述第一阴离子A1、所述第二阴离子X的摩尔数之比为1：(0.05～0.5)：(0.1～0.9)，优选地，所述第一阳离子M、所述第一阴离子A1、所述第二阴离子X的摩尔数之比为1：(0.1～0.3)：(0.2～0.6)。


5.根据权利要求4所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，所述第一阳离子前体中的第一阳离子选自以下一种或多种元素的阳离子：Cd、Zn、Pb、Hg，优选地，所述第一配体为碳链长度在8～22的有机胺。


6.根据权利要求5所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3的包覆外壳层之前包括步骤S4：在所述量子点核表面包覆内壳层，所述内壳层包括第四阳离子和第四阴离子，所述第四阳离子包括至少一种阳离子，所述第四阴离子包括至少一种阴离子，所述内壳层位于所述量子点核和所述外壳层之间。


7.根据权利要求1～6中任一所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，所述外壳层包括第三阳离子和第三阴离子，所述第三阳离子包括至少一种阳离子，优选地，所述近红外量子点的元素选自II-VI族半导体中的元素。


8.根据权利要求1～6中任一所述的近红外量子点的制备方法，其特征在于，所述第一阴离子前体为Se前体和/或S前体，优选地，所述Se前体为Se的三烷基膦溶液、Se的非配位溶液或Se的配位溶液，优选自以下一种或多种：Se-TOP、Se-TBP、Se-ODE溶液、Se粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小朋，邵蕾，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，浙江纳晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33