纳米晶的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米晶的制备方法，包括以下步骤：S1，准备含掺杂金属前体的溶液；S2，将含第一VI族元素前体的分散系与掺杂金属前体的溶液混合并反应第一时间，形成包含掺杂金属-VI粒子的第一产物体系，其中，第一VI族元素前体的物质的量大于掺杂金属前体的物质的量，含第一VI族元素前体的分散系包括非配位溶剂，第一时间小于1分钟；S3，将三烷基膦与第一产物体系混合并反应一定时间，形成第二产物体系；S4，将第二产物体系与第一II族元素前体混合反应一定时间，形成含掺杂金属的II-VI族元素纳米晶的第三产物体系，其中，第一II族元素前体与第一VI族元素前体的物质的量比例为1：1～5：1。本发明专利技术得到的含掺杂金属的II-VI族元素纳米晶半峰宽窄、荧光效率高。荧光效率高。荧光效率高。

【技术实现步骤摘要】
纳米晶的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米晶
，具体而言，涉及一种纳米晶的制备方法。

技术介绍

[0002]量子点又称半导体纳米晶，由于其具有发光波长可调、发光效率高、稳定性好等优点，在显示、照明、生物及太阳能电池等领域有着广泛的应用。对于任何一个应用来说，量子点的稳定性就显得尤为重要。要得到稳定的量子点，目前主要有以下几种方法。第一种是在核量子点表面包覆带隙宽度更大的壳层材料，而且壳层厚度要厚，以隔绝激子与环境之间的接触，例如，2014年彭笑刚老师课题组报道了在小尺寸CdSe(3nm)量子点表面包覆10-16层CdS后，得到了光学和化学稳定性较好的CdSe/CdS核壳量子点。第二种是采用大尺寸的核量子点，相比于小尺寸量子点，大尺寸的核量子点激子离域到壳层的能力越小，因此只需要包覆较少的壳层就可以得到光学和化学稳定的核壳量子点。第三种是在量子点的表面包覆氧化物(例如ZnO、二氧化硅、氧化钛等)，从而提高量子点的耐水氧性能，但是包覆氧化物容易损坏量子点的表面，造成荧光量子产率降低。第四种是在核壳结构中掺杂金属阳离子，这一点上海交通大学的李良教授作出了重要贡献，他们在CdSe/CdS核壳量子点的合成过程中，往壳层CdS中掺杂了少量的铝原子，得到的CdSe/CdS核壳量子点其光学和化学稳定性都有非常明显的提升。但是由于量子点的带边发射，尽管通过上述方法可以得到相对稳定的量子点，量子点的自吸收问题依然无法解决。
[0003]在众多种量子点中，掺杂发光量子点是比较另类的一种，它的本征发射不是带边发射。相比带边发射，掺杂发光量子点的斯托克斯位移一般较大。掺杂发光量子点是由掺杂原子的跃迁辐射发光，因此相比于单一组分的量子点来说，荧光量子产率更高，光学和化学性质更加稳定。但是相比于传统的带边发射量子点，主体原子和掺杂原子之间的键长、原子大小等差异，掺杂原子的晶格会发生轻微扭曲，这些扭曲对于不同位置的掺杂原子可能会有差别，从而，掺杂发光量子点的荧光半峰宽会比较宽。而且目前的掺杂量子点合成方法，很难保证各个量子点的掺杂原子在同一位置，这使得溶液中整体量子点的荧光半峰宽会更宽。另外目前的掺杂量子点合成方法也无法控制量子点与量子点之间的掺杂原子浓度一致或接近，这也会使得掺杂发光量子点的荧光半峰宽变宽。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纳米晶的制备方法，以解决现有技术中掺杂发光量子点掺杂不均一导致的荧光半峰宽变宽的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了纳米晶的制备方法，上述制备方法包括步骤：S1，准备含掺杂金属前体的溶液；S2，将含第一VI族元素前体的分散系与上述掺杂金属前体的溶液混合并反应第一时间，形成包含掺杂金属-VI粒子的第一产物体系，其中，上述第一VI族元素前体的物质的量大于上述掺杂金属前体的物质的量，上述含第一VI族元素前体的分散系包括非配位溶剂，上述第一时间小于1分钟；或者将含第一VI族元素
前体的分散系与上述掺杂金属前体的溶液、第二II族元素前体混合反应第一时间，形成包含掺杂金属-II-VI粒子的第一产物体系，其中，上述掺杂金属前体的物质的量与上述第二II族元素前体的物质的量的比例为1：1～1：5，上述第一VI族元素前体的物质的量大于上述掺杂金属前体的物质的量，上述含第一VI族元素前体的分散系包括非配位溶剂，上述第一时间小于1分钟；S3，将三烷基膦与上述第一产物体系混合并反应一定时间，形成第二产物体系；S4，将上述第二产物体系与第一II族元素前体混合反应一定时间，形成含掺杂金属的II-VI族元素纳米晶的第三产物体系，其中，上述第一II族元素前体与上述第一VI族元素前体的物质的量比例为1：1～5：1。
[0006]进一步地，上述步骤S2的反应温度为200～310℃，上述步骤S3的反应温度为200～310℃，上述步骤S4的反应温度为280～310℃。
[0007]进一步地，上述第一VI族元素前体的物质的量与上述掺杂金属前体的物质的量的比例为2：1～20：1，优选为2：1～5：1。
[0008]进一步地，上述三烷基膦与上述第一VI族元素前体的物质的量之比为1：1～5：1。
[0009]进一步地，上述步骤S4中，将第二VI族元素前体与上述第二产物体系、上述第一II族元素前体混合反应一定时间，形成含掺杂金属的II-VI-VI族元素纳米晶的第三产物体系；优选地，上述第二VI族元素前体为三烷基膦硒或三烷基膦硫。
[0010]进一步地，上述掺杂金属前体中的金属选自Mn、Cu、Fe、Co、Al、Sn中的一种或多种，优选地，上述掺杂金属的II-VI族元素纳米晶的平均尺寸为3～8nm。
[0011]进一步地，上述第一II族元素前体和第二II族元素前体独立地选自镉前体、锌前体中的一种或两种，上述第一VI族元素前体选自硫前体、硒前体中的一种或两种。
[0012]进一步地，上述含第一VI族元素前体的分散系为S-ODE悬浊液或Se-ODE悬浊液。
[0013]进一步地，上述制备方法还包括步骤S5，将上述掺杂金属的II-VI族元素纳米晶、溶剂和用于壳层生长的阴离子前体、阳离子前体混合形成混合液，加热上述混合液，使得在上述掺杂金属的II-VI族元素纳米晶表面包覆上述壳层。
[0014]进一步地，上述步骤S4中，上述第一II族元素前体分多次添加并和上述第二产物体系混合。
[0015]进一步地，上述三烷基膦中的烷基的C原子个数为4～8。
[0016]应用本专利技术的技术方案，通过避免使用有机胺参与反应，减少晶格发生层错的现象。得到的掺杂金属的II-VI族元素纳米晶具有窄半峰宽、高荧光效率的优点。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1为本申请实施例1得到的锰掺杂ZnSe纳米晶的透射电镜图；
[0019]图2为本申请实施例1得到的纳米晶的经归一化处理后的紫外荧光光谱图。
具体实施方式
[0020]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常
理解的相同含义。
[0021]专利技术人针对现有的掺杂纳米晶的合成方法进行了如下思考：目前的掺杂纳米晶合成方法，往往要使用有机胺配体。有机胺配体与纳米晶表面的结合能力并不牢靠，会使得纳米晶发生熟化，荧光半峰宽变宽，而且对纳米晶的后续应用也可能会带来负面影响。而且有机胺配体的使用，可能会使得纳米晶在合成过程中发生晶格层错。这些都会使得掺杂纳米晶的荧光半峰宽更宽，荧光量子产率降低。另外传统的掺杂纳米晶合成方法是采用成核或者共成核掺杂，以ZnSe纳米晶掺杂锰原子为例，即先形成MnSe或者ZnMnSe的核，随后在核上包覆ZnSe壳层，由于有机胺配体的使用，会使得核不均匀(小粒子更容易熟化)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1，准备含掺杂金属前体的溶液；S2，将含第一VI族元素前体的分散系与所述掺杂金属前体的溶液混合并反应第一时间，形成包含掺杂金属-VI粒子的第一产物体系，其中，所述第一VI族元素前体的物质的量大于所述掺杂金属前体的物质的量，所述含第一VI族元素前体的分散系包括非配位溶剂，所述第一时间小于1分钟；或者将含第一VI族元素前体的分散系与所述掺杂金属前体的溶液、第二II族元素前体混合反应第一时间，形成包含掺杂金属-II-VI粒子的第一产物体系，其中，所述掺杂金属前体的物质的量与所述第二II族元素前体的物质的量的比例为1：1～1：5，所述第一VI族元素前体的物质的量大于所述掺杂金属前体的物质的量，所述含第一VI族元素前体的分散系包括非配位溶剂，所述第一时间小于1分钟；S3，将三烷基膦与所述第一产物体系混合并反应一定时间，形成第二产物体系；S4，将所述第二产物体系与第一II族元素前体混合反应一定时间，形成含掺杂金属的II-VI族元素纳米晶的第三产物体系，其中，所述第一II族元素前体与所述第一VI族元素前体的物质的量比例为1：1～5：1。2.根据权利要求1所述的纳米晶的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的反应温度为200～310℃，所述步骤S3的反应温度为200～310℃，所述步骤S4的反应温度为280～310℃。3.根据权利要求1所述的纳米晶的制备方法，其特征在于，所述第一VI族元素前体的物质的量与所述掺杂金属前体的物质的量的比例为2：1～20：1，优选为2：1～5：1。4.根据权利要求1所述的纳米晶的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健海，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：