InP量子点及其制备方法技术

本发明专利技术提供了InP量子点及其制备方法。该制备方法包括：步骤S1，利用第一InP核和InP纳米团簇制备第二InP核；步骤S2，以第二InP核为核，使Zn前驱体、Se前驱体和可选的S前驱体通过外延生长法在第二InP核的表面形成包含ZnSe

InP quantum dots and methods of making the same

The invention provides a InP quantum dot and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: S1, preparing the second InP core using the first InP kernel and InP nanoclusters; step S2, with second InP core as the core, the precursor of S Zn precursor and Se precursor and optional containing ZnSe is formed on the surface of second InP nuclei by epitaxial growth method

【技术实现步骤摘要】
InP量子点及其制备方法
本专利技术涉及量子点材料领域，具体而言，涉及一种InP量子点及其制备方法。
技术介绍
量子点是由数百到数千个原子组成的半导体纳米晶，其粒径小于或接近激子波尔半径。由于量子限域效应的影响，使其具有优良的发光性能，比如量子点材料具有发光波长可调、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。随着研究的深入，量子点技术已经逐渐地从实验室开发走向产品应用，将改变人们未来的生活方式。近年来，对于CdSe、CdS等II-VI族量子点材料的研究取得了极大的进展，包括其制备、表面修饰和应用等。然而，上述材料所含的重金属元素Cd对环境和人体都有较大的毒害作用，且不易通过代谢排出体外，在生物体内长期积累引起多种严重疾病。欧美等国家对进出口货物中的含Cd量都做了严格的规定。因此，发展性能优良的无Cd量子点材料成为了现阶段的研究重点。InP是重要的III-V族无Cd量子点，其作为一种环境友好、直接带隙半导体材料成为人们研究的焦点。现有的InP合成技术，在其尺寸均一性、发光性能及稳定性上均有待提高。2015年Do等通过热注入法合成了InP/ZnS核壳量子点，但其发射峰半峰宽较大，绿光在40nm以上，红光在60nm以上；且量子产率较低，均在60％以下(JournalofMaterialsChemistryC,2015,3(15):3582-3591.)。2008年Reiss等通过一锅合成法制备了InP/ZnS纳米晶，但其可调发光波长窗口较小，无法合成600nm以上的红光量子点；另外其稳定性较差，在紫外光照射下，发光效率大大降低(JournaloftheAmericanChemicalSociety,2008,130(35):11588-11589.)。上述缺点一方面是由于红色InP的成核和生长较难控制，难以得到尺寸分布均一、半峰宽窄的纳米晶颗粒；另一方面，InP和ZnS的晶格常数差距较大，在包覆中ZnS较难有效生长在InP颗粒表面，造成发光效率较低、稳定性较差。因此，研发半峰宽窄、效率高且稳定性好的红色InP量子点，在无镉量子点材料的研究中占据重要位置，对照明、显示和生物等领域的应用都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种InP量子点及其制备方法，以解决现有技术中的InP量子点发光效率低、稳定性差且色纯度低的问题。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InP量子点的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，利用第一InP核和InP纳米团簇制备第二InP核；步骤S2，以第二InP核为核，使Zn前驱体、Se前驱体和可选的S前驱体通过外延生长法在第二InP核的表面形成包含ZnSexS1-x或者ZnSe/ZnS的壳层，得到InP/ZnSexS1-x量子点或者InP/ZnSe/ZnS量子点，0<x≤1。进一步地，上述步骤S1的反应温度为150～330℃，优选为180～270℃。进一步地，上述第二InP核在紫外可见光谱下的第一激子峰位置在440～600nm范围内可调。进一步地，上述制备方法还包括第一InP核的制备过程，制备过程包括：将第一In前驱体、可选的第一配体与第一非络合溶剂混合形成第一混合液；将第一P前驱体、可选的第二配体，单独或混合形成第一P前驱体反应物；将第一P前驱体反应物加入到第一混合液中形成第一反应体系，加热使第一反应体系的反应温度保持在150～330℃，优选180～270℃，得到含有第一InP核的第二混合液。进一步地，上述形成第一混合液的过程还包括将第一混合液加热至150～330℃的步骤，优选加热至180～270℃。进一步地，上述第一In前驱体中In与第一P前驱体中P的摩尔比为0.5:1～10:1，优选为1:1～5:1。进一步地，上述制备方法还包括InP纳米团簇的制备步骤，制备步骤包括：将第二In前驱体、可选的第三配体与第二非络合溶剂混合，形成第三混合液；将第二含P前驱体、可选的第四配体，单独或混合形成第二P前驱体反应物；将第二P前驱体反应物加入到第三混合液中形成第二反应体系，并使第二反应体系在25～150℃下反应，优选在100～120℃下反应，得到含有InP纳米团簇的第四混合液。进一步地，上述形成第三混合液的过程还包括将第三混合液加热至100～200℃的步骤。进一步地，上述步骤S1包括：将第二混合液和第四混合液混合，加热至150～330℃，优选为180～270℃，得到含有第二InP核的第五混合液。进一步地，上述第一In前驱体和第二In前驱体各自独立地选自InCl3、InMA3和InAc3中的一种或多种；优选第一配体和第三配体各自独立地选自脂肪酸，更优选脂肪酸选自十四酸、十六酸、十八酸和十二酸中的一种或多种；优选第二配体和第四配体各自独立地选自胺配体和/或膦配体，更优选胺配体为脂肪胺，进一步优选脂肪胺选自正己胺、辛胺、十二胺和二丙胺中的一种或多种，优选膦配体选自三辛基膦、三丁基膦和三己基膦中的一种或多种；优选第一非络合溶剂和第二非络合溶剂各自独立地选自烯烃、烷烃、醚类和芳香族化合物中的一种或多种。进一步地，上述InP量子点为InP/ZnSexS1-x，步骤S2包括：将可选的第五配体、Zn前驱体、Se前驱体和可选的S前驱体一起加入第五混合液中，形成第三反应体系；加热使第三反应体系在180～320℃下进行外延生长反应，优选在220～280℃下，形成InP/ZnSexS1-x量子点；InP量子点为InP/ZnSe/ZnS，步骤S2包括：将可选的第五配体、Zn前驱体、Se前驱体加入到第五混合液中进行第一外延反应，得到第六混合液；将S前驱体到第六混合液中进行第二外延反应，得到InP/ZnSe/ZnS量子点，其中第一外延反应和第二外延反应各自独立地在180～320℃下进行，优选各自独立地在220～280℃下进行。进一步地，上述Zn前驱体为羧酸锌，优选羧酸锌选自醋酸锌、硬脂酸锌、油酸锌和十一烯酸锌中的一种或多种；优选Se前驱体选自Se-TOP溶液、Se-TBP溶液、Se-ODE溶液和Se粉-ODE悬浊液中的一种或多种；优选S前驱体选自S-TOP溶液、S-TBP溶液和S-ODE溶液中的一种或多种；优选第五配体选自饱和脂肪胺、不饱和脂肪胺、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸中的一种或多种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种InP量子点，包括：纳米晶核，纳米晶核为InP；以及包裹在纳米晶核上的壳层，壳层为ZnSexS1-x或者ZnSe/ZnS，其中0<x≤1，InP量子点发射波长在520～660nm范围内可调，且InP量子点的半峰宽为38～55nm，量子效率≥60％。利用第一InP核和InP纳米团簇制备第二InP核时，InP纳米团簇的小颗粒团簇快速分解，并且在大颗粒第一InP核上扩散生长，在该过程中通过调节配体加入量、团簇溶液加入量、反应温度和时间控制紫外可见光谱第一激子峰位置；在扩散生长中，第一InP核颗粒大小的不同对生长存在影响，即纳米团簇溶解后的In前体和P前体在较小颗粒上生长较快，较大颗粒上生长较慢，从而使所得的第二InP核的颗粒尺寸更均一，半半峰宽变窄(上述半半峰宽是对于UV来说的，因为UV的峰出得不是很对称，所以无法用半峰宽来衡量，只能取半峰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种InP量子点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，利用第一InP核和InP纳米团簇制备第二InP核；步骤S2，以所述第二InP核为核，使Zn前驱体、Se前驱体和可选的S前驱体通过外延生长法在所述第二InP核的表面形成包含ZnSe

【技术特征摘要】
1.一种InP量子点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，利用第一InP核和InP纳米团簇制备第二InP核；步骤S2，以所述第二InP核为核，使Zn前驱体、Se前驱体和可选的S前驱体通过外延生长法在所述第二InP核的表面形成包含ZnSexS1-x或者ZnSe/ZnS的壳层，得到InP/ZnSexS1-x量子点或者InP/ZnSe/ZnS量子点，0<x≤1。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的反应温度为150～330℃，优选为180～270℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二InP核在紫外可见光谱下的第一激子峰位置在440～600nm范围内可调。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括所述第一InP核的制备过程，所述制备过程包括：将第一In前驱体、可选的第一配体、第一非络合溶剂混合形成第一混合液；将第一P前驱体、可选的第二配体，单独或混合形成第一P前驱体反应物；将所述第一P前驱体反应物加入到所述第一混合液中形成第一反应体系，加热使所述第一反应体系的反应温度保持在150～330℃，优选180～270℃，得到含有所述第一InP核的第二混合液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述形成第一混合液的过程还包括将第一混合液加热至150～330℃的步骤，优选加热至180～270℃。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一In前驱体中In与所述第一P前驱体中P的摩尔比为0.5:1～10:1，优选为1:1～5:1。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括所述InP纳米团簇的制备步骤，所述制备步骤包括：将第二In前驱体、可选的第三配体、第二非络合溶剂混合，形成第三混合液；将第二含P前驱体、可选的第四配体，单独或混合形成第二P前驱体反应物；将所述第二P前驱体反应物加入到所述第三混合液中形成第二反应体系，并使所述第二反应体系在25～150℃下反应，优选在100～120℃下反应，得到含有所述InP纳米团簇的第四混合液。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述形成第三混合液的过程还包括将第三混合液加热至100～200℃的步骤。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将所述第二混合液和所述第四混合液混合，加热至150～330℃，优选为180～270℃，得到含有所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔培胜，汪均，涂丽眉，李光旭，高静，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33