一种红色CuInS2-ZnS核壳结构量子点的制备方法技术

技术编号:17794293 阅读:265 留言:0更新日期:2018-04-25 17:45
本发明专利技术公开了一种红色CuInS2‑ZnS核壳结构量子点的制备方法,包括以下步骤:按比例称取Cu元素和In元素的原料,加入一定量S元素的原料,在水热釜中180~200℃反应5~7h,冷却后,离心得到CuInS2量子点溶液;将CuInS2量子点溶液与锌元素溶液混合,抽气,升温至200~220℃,保温30~60min,然后用冷水急速冷却,反复溶解沉淀,清洗得到CuInS2/ZnS量子点溶液。本发明专利技术采用溶剂热法制备前驱体CuInS2,采用热注入法包覆ZnS,制备方法相对简便,提高了原料利用率且方便清洗。

Preparation of a red CuInS2-ZnS core shell quantum dot

The invention discloses a preparation method for the quantum dots of the red CuInS2 ZnS nuclear shell structure, including the following steps: the raw materials of the Cu element and the In element are proportionately called the raw material of the S element, the reaction of the CuInS2 QDs solution is centrifugally obtained after cooling, and the CuInS2 QDs solution is centrifuged after cooling, and the solution of the CuInS2 quantum dots is obtained by adding the raw material of the S element. The zinc solution is mixed, pumping gas, heating up to 200~220 centigrade, heat preservation 30 ~ 60min, then cooling with cold water rapidly, dissolving and settling repeatedly, and cleaning to get CuInS2/ZnS quantum dots solution. The invention adopts a solvothermal method to prepare the precursor CuInS2, which is coated with ZnS by thermal injection method. The preparation method is relatively simple and convenient, and improves the utilization rate of raw materials and is convenient for cleaning.

【技术实现步骤摘要】
一种红色CuInS2-ZnS核壳结构量子点的制备方法
本专利技术属于半导体量子点发光材料
,具体涉及一种红色核壳结构量子点发光材料CuInS2/ZnS,本专利技术还涉及该发光材料的制备方法。
技术介绍
量子点(Quantumdot,QD)又称半导体纳米晶,呈近似球形,其三维尺寸在2-10nm范围内,具有明显的量子效应。量子点一般由II-VI族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、ZnS等)或III-V族元素(如InP、InAs等)或I-III-VI族化合物(如CuInS2,CuInSe2等)半导体材料构成也可由两种或两种以上的半导体材料构成核/壳结构(如常见的CdSe/ZnS,InP/ZnS,CuInS2/ZnS核/壳结构量子点等)。而发射波长在红光区域的量子点目前常用的只有CdSe,InP,CuInS2,又因为CdSe中含有毒性元素Cd,InP合成时需要使用昂贵且不稳定的前驱体(如三(三甲硅基)磷P(TMS)3),所以CuInS2/ZnS成为红色量子点的研究热点。目前发展起来比较成熟的CuInS2/ZnS合成方法主要是热注入法和溶剂热法。但是单纯的使用热注入法制备CuInS2量子点时较难精确控制反应波长,而单纯的使用溶剂热制备时,溶剂热条件制备的CuInS2/ZnS量子点会带有大量有机副产物,导致产物难易清洗且CuInS2/ZnS量子点的产率较低。
技术实现思路
针对上述制备中所遇到的问题和不足,本专利技术的目的是提供一种新的核壳结构CuInS2/ZnS量子点的合成方法,简化和完善目前CuInS2/ZnS量子点的制备工艺,提高原料利用率以及方便后续产物的提纯处理。为了实现以上目的,本专利技术的技术方案为:一种红色CuInS2-ZnS核壳结构量子点的制备方法,该方法包括以下步骤:a.按Cu:In=1:1~4的摩尔比例称取Cu元素和In元素的原料,加入一定量的S元素的原料,在水热釜中180~200℃反应5~7h,等反应物冷却到室温后,离心提纯得到CuInS2量子点溶液;b.将所述CuInS2量子点溶液抽气后在氮气氛围下于70~90℃搅拌,注入Zn元素的溶液,在氮气氛围下于90~110℃抽气确保无水无氧,继续加热至110~130℃保温15~30min,升温至200~220℃,保温30~60min,然后用冷水急速冷却,反复的溶解沉淀,清洗得到CuInS2/ZnS量子点溶液;其中Cu元素的原料与Zn元素的溶液的比例为Cu:Zn=1:4~64的摩尔比。可选的,所述Cu元素的原料为CuI、CuCl中的至少一种。可选的,所述In元素的原料为In(C2H3O2)3、InCl3中的至少一种。可选的,所述S元素的原料为主链8到18个碳原子的饱和脂肪硫醇中的至少一种。可选的,所述Zn元素的溶液是将Zn元素的原料与十八烯、十二硫醇和油胺混合搅拌后抽气,于氮气氛围下加热至70~90℃得到,其中Zn:十八烯:十二硫醇:油胺的摩尔体积比为1mmol:0.4~0.6ml:0.1~0.4ml:0.6~0.9ml。可选的,所述Zn元素的原料为Zn(C2H3O2)2、Zn(C2H3O2)2.2H2O、C36H70O4Zn中的至少一种。可选的,步骤a中,所述提纯是将反应物以10000~15000r/min的转速离心1~5min,取所得上清液为所述CuInS2量子点溶液可选的,步骤b中,将反应产物以10000~15000r/min的转速离心1~5min,取上清液依次通过乙醇沉淀、丙酮清洗沉淀,然后把所得沉淀用正己烷溶解得到CuInS2/ZnS量子点溶液。可选的,所述S元素的原料相对于Cu元素的原料过量,所提供的S与Cu的摩尔比大于10。由上述制备方法制得的红色CuInS2-ZnS核壳结构量子点,其发射峰位的范围为560~700nm。本专利技术的有益效果为:提供一种新的核壳结构CuInS2/ZnS量子点的合成方法,首先采用可以精确控制温度的溶剂热法制备前驱体CuInS2,然后采用可以精确控制反应程度的热注入法形成核壳结构CuInS2/ZnS量子点,简化和完善了目前CuInS2/ZnS量子点的制备工艺,提高原料利用率以及方便后续产物的提纯处理,所得到的CuInS2/ZnS量子点发射波长可调范围广。附图说明图1是实施例1制得的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点在波长为450nm的蓝光激发下的发射光谱图。图2是实施例1制备的CuInS2/ZnS量子点反应过程中0min,30min,60min所得的产物在波长为450nm的蓝光激发下的发射光谱图。图3是实施例1制得的CuInS2/ZnS量子点的TEM图。图4是实施例2制得的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点在波长为450nm的蓝光激发下的发射光谱图。图5是实施例3制得的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点在波长为450nm的蓝光激发下的发射光谱图。图6是实施例4制得的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点在波长为450nm的蓝光激发下的发射光谱图。图7是4个实例所制得的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点在波长为450nm的蓝光激发下的发射光谱对比图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释。实施例1:(1)制备CuInS2量子点用分析天平称取0.0952gCuI,0.1460gIn(CH3COO)3置于水热釜内胆中,加入15ml十二硫醇,搅拌均匀后拧紧水热釜,180℃反应6h,得到CuInS2量子点,静置冷却至室温。(2)提纯CuInS2量子点将上述(1)中所得的溶液置于50ml离心管,于电动离心机中12000r/min的转速离心3min,取所得上清液于50ml三口烧瓶中待用。(3)锌缓冲液的制备用分析天平称取Zn(CH3COO)20.3670g于25ml三口烧瓶中,再加入十八烯1ml,十二硫醇0.5ml,油胺1.5ml,搭建反应装置后,搅拌,抽气3次,然后在80℃温度和氮气氛围下加热搅拌,待用。(4)CuInS2/ZnS量子点的制备取(2)所述的50ml三口烧瓶,搭建反应装置后,搅拌,抽气3次,然后在80℃温度和氮气氛围下加热搅拌,使用针筒抽取(3)中所有液体注入(2)所用的50ml三口烧瓶,混合均匀后升温至100℃,抽气3次,除去水,继续加热至120℃保温20min,然后开始升温至220℃,等温度升至200℃时开始计时,反应60min。在0,30,60min分别取样一次如图2,反应满60min后使用冰水急速冷却。(5)CuInS2/ZnS量子点的提纯取(4)冷却的样品于50ml离心管中,于电动离心机中12000r/min的转速离心3min,取所得上清液加入乙醇使量子点沉淀,使用丙酮清洗沉淀,然后把所得沉淀用正己烷溶解得到CuInS2/ZnS量子点溶液。如图1所示,为本实例制备的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点的发射光谱,使用Cu:In:Zn=1:1:4的比例所制备的CuInS2和CuInS2/ZnS量子点在450nm激发下的发射峰位分别为710nm和642nm。图2为本实例制备CuInS2/ZnS量子点过程中通过控制反应时间得到的量子点在450nm激发下的发射峰位分别为0min时700nm,30min时665nm,60min时643nm。所以通过此本文档来自技高网...
一种红色CuInS2-ZnS核壳结构量子点的制备方法

【技术保护点】
一种红色CuInS2‑ZnS核壳结构量子点的制备方法,其特征在于包括以下步骤:a.按Cu:In=1:1~4的摩尔比例称取Cu元素和In元素的原料,加入一定量的S元素的原料,在水热釜中180~200℃反应5~7h,等反应物冷却到室温后,离心提纯得到CuInS2量子点溶液;b.将所述CuInS2量子点溶液抽气后在氮气氛围下于70~90℃搅拌,注入Zn元素的溶液,在氮气氛围下于90~110℃抽气确保无水无氧,继续加热至110~130℃保温15~30min,升温至200~220℃,保温30~60min,然后用冷水急速冷却,反复的溶解沉淀,清洗得到CuInS2/ZnS量子点溶液;其中Cu元素的原料与Zn元素的溶液的比例为Cu:Zn=1:4~64的摩尔比。

【技术特征摘要】
1.一种红色CuInS2-ZnS核壳结构量子点的制备方法,其特征在于包括以下步骤:a.按Cu:In=1:1~4的摩尔比例称取Cu元素和In元素的原料,加入一定量的S元素的原料,在水热釜中180~200℃反应5~7h,等反应物冷却到室温后,离心提纯得到CuInS2量子点溶液;b.将所述CuInS2量子点溶液抽气后在氮气氛围下于70~90℃搅拌,注入Zn元素的溶液,在氮气氛围下于90~110℃抽气确保无水无氧,继续加热至110~130℃保温15~30min,升温至200~220℃,保温30~60min,然后用冷水急速冷却,反复的溶解沉淀,清洗得到CuInS2/ZnS量子点溶液;其中Cu元素的原料与Zn元素的溶液的比例为Cu:Zn=1:4~64的摩尔比。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述Cu元素的原料为CuI、CuCl中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述In元素的原料为In(C2H3O2)3、InCl3中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述S元素的原料为主链8到18个碳原子的饱和脂肪硫醇中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述Zn元素的溶液是将Zn...

【专利技术属性】
技术研发人员:王育华李天荣张刚毅陈宜波魏岚
申请(专利权)人:厦门信达光电物联科技研究院有限公司
类型:发明
国别省市:福建,35

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