量子点发光材料、制备方法及发光太阳能聚光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种量子点发光材料，包括材料为铜锑硫的内核，以及包裹于所述内核外且材料为硫化锌的外壳。本发明专利技术还提供所述量子点发光材料的制备方法，以及应用所述量子点发光材料的发光太阳能聚光装置。采用该种量子点发光材料的发光太阳能聚光装置，其光电转换效率较高。

Quantum dot luminescent material, preparation method and luminous solar concentrator

The invention provides a quantum dot luminescent material, comprising a core of copper, antimony and sulfur, and a crust wrapped outside the core and a zinc sulfide material. The invention also provides a method for preparing the quantum dot luminescent material, and a luminous solar concentrator using the quantum dot luminescent material. The luminous solar concentrator with the quantum dot luminescent material has higher photoelectric conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
量子点发光材料、制备方法及发光太阳能聚光装置
本专利技术涉及半导体纳米材料
，尤其涉及一种量子点发光材料、其制备方法以及应用其的发光太阳能聚光装置。
技术介绍
量子点又称为半导体纳米晶，其颗粒物理直径小于或接近其对应的半导体材料的激子玻尔半径，由于量子尺寸效应，量子点具有激发波长范围宽，发射峰窄且呈高斯对称、无拖尾、斯托克斯位移大、光化学稳定性强等优点。当受到光或电的刺激，量子点便会发出一定波长范围的光，发射光谱的范围和强度由量子点的组成材料、大小形状和颗粒表面的修饰情况决定。量子点独特的光物理和光化学性质，使其作为发光材料被广泛应用于生物检测、防伪、LED、显示和光电器件等领域。发光太阳能聚光装置(LSC)用于聚集太阳能为太阳能电池提供能源。现有具有红外发光特性的量子点发光材料CdSe,PbSe,CuInS已被应用于发光太阳能聚光装置中，用于提高光转换效率。然而，重金属的污染以及稀有贵金属的高昂成本使得具有上述量子点发光材料的发光太阳能聚光装置的应用受到限制。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术提供一种环保且成本较低的量子点发光材料、制备方法及发光太阳能聚光装置。本专利技术提供一种量子点发光材料，包括材料为铜锑硫的内核，以及包裹于所述内核外且材料为硫化锌的外壳。本专利技术还提供上述量子点发光材料的制备方法，包括：将铜源和锑源溶于甲酰胺，在保护气氛的保护下，加热至120～140℃，保温并搅拌直至固体颗粒完全溶剂，得到铜锑前驱体溶液；将硫源溶于所述铜锑前驱体溶液，搅拌使所述硫源与金属离子完全络合，加热至180～200℃，保温反应5～25分钟，得到铜锑硫量子点的分散液；将锌源溶于甲酰胺，得到锌的前驱体溶液；将所述铜锑硫量子点的分散液与所述锌的前驱体溶液混合，在保护气氛的保护下，在混合液中加入硫源，加热至210～230℃，保温反应一小时得到铜锑硫/硫化锌量子点发光材料。作为一种优选方案，所述铜源选自醋酸铜、硝酸铜、甲酸铜、氯化铜中的一种。作为一种优选方案，所述锑源选自醋酸锑、氯化锑、草酸锑中的一种。作为一种优选方案，所述硫源选自巯基丙酸、a-硫代甘油、巯基乙醛、巯基丁酸、巯基庚酸、二巯基丙酸中的一种。作为一种优选方案，所述锌源选自醋酸锌、硫酸锌、丙酸锌中的一种。作为一种优选方案，所述锑源与铜源的摩尔比为1:1～3:1，所述硫源与铜源的摩尔比为1:1～10:1，所述锌源与铜源的摩尔比为2:1～5:1。作为一种优选方案，所述铜源的摩尔浓度为0.15～0.005mol/L。本专利技术还提供一种一种发光太阳能聚光装置，包括介质层以及上述量子点发光材料，所述量子点发光材料分散于所述介质层中。作为一种优选方案，所述发光太阳能聚光装置还包括设置于所述介质层上的透光板。本专利技术的发光量子点材料的制备方法中，采用甲酰胺作为铜源、锑源、锌源的溶剂，使得制备得到的CuSbS/ZnS量子点发光材料具有较好的溶解性，可以分散在水、乙醇等水溶性溶剂中，扩大了应用范围；且针对制备得到的CuSbS/ZnS量子点发光材料提纯时，仅需少量乙醇进行清洗即可将附着于其表面的有机物除掉，无需通过离心处理进行提纯，节约了提纯成本。另外，将由上述方法制备得到的CuSbS/ZnS量子点发光材料应用于所述发光太阳能聚光装置，大大提高了光电转换效率。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的量子点发光材料的X射线衍射(XRD)图。图2是本专利技术第一实施例提供的量子点发光材料的透射电镜形貌(TEM)图。图3是本专利技术第一实施例提供的量子点发光材料的尺寸分布图。图4是本专利技术第一实施例提供的量子点发光材料的色散(EDS)图。图5是本专利技术第一实施例提供的量子点发光材料的紫外可见吸收光谱(UV-vis)图。图6是本专利技术第一实施例提供的量子点发光材料的荧光发射(PL)光谱图。图7是本专利技术第一实施例提供的发光太阳能聚光装置的结构示意图。图8为本专利技术第一实施例以及对比例提供的发光太阳能聚光装置的电流-电压(I-V)曲线。图9是本专利技术第二实施例提供的量子点发光材料的透射电镜形貌(TEM)图。图10是本专利技术第二实施例提供的量子点发光材料的X射线衍射(XRD)图。图11是本专利技术第三实施例提供的量子点发光材料的透射电镜形貌(TEM)图。图12是本专利技术第三实施例提供的量子点发光材料的X射线衍射(XRD)图。图13是本专利技术第四实施例提供的发光太阳能聚光装置的结构示意图。主要元件符号说明具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术提供一种量子点发光材料，其包括内核以及包裹于所述内核外的外壳。其中，所述内核的材料为铜锑硫(CuSbS)，所述外壳的材料为硫化锌(ZnS)。所述CbS/ZnSuS量子点发光材料具有较好的溶解性，可以分散在水、乙醇等水溶性溶剂中，扩大了应用范围。本专利技术还提供一种发光太阳能聚光装置，其包括介质层以及分散于所述介质层中的CuSbS/ZnS量子点发光材料。所述发光太阳能聚光装置用于吸收太阳光并发射红外波。应用时，设置于所述发光太阳能聚光装置上的太阳能电池吸收所述发光太阳能聚光装置的发射光并产生电流。本专利技术还提供一种上述CuSbS/ZnS量子点发光材料的制备方法，包括：(1)将铜源和锑源溶于甲酰胺，在保护气氛的保护下，加热至120～140℃，保温并搅拌直至固体颗粒完全溶剂，得到铜锑前驱体溶液(金属盐溶液)。其中，铜源选自醋酸铜、硝酸铜、甲酸铜、氯化铜中的一种，或其他水溶性铜盐。锑源选自醋酸锑、氯化锑、草酸锑中的一种，或其他水溶性的锑盐。保护气氛为氮气。(2)将硫源溶于所述铜锑前驱体溶液，搅拌使所述硫源与金属离子完全络合，加热至180～200℃，保温反应5～25分钟，得到CuSbS量子点的分散液。其中，硫源选自巯基丙酸、a-硫代甘油、巯基乙醛、巯基丁酸、巯基庚酸、二巯基丙酸中的一种，或其他水溶性的硫类不饱和有机酸。所述硫源分解产生的硫离子用作CuSbS量子点的硫源，且其还可用于调节铜源和锑源的反应活性。另外，经测试，当反应温度低于180℃或高于200℃时，产物中出现氧化锑、硫化铜等杂相。(3)将锌源溶于甲酰胺，得到锌的前驱体溶液。其中，锌源选自醋酸锌、硫酸锌、丙酸锌中的一种，或其他水溶性的锌盐。(4)将所述CuSbS量子点的分散液与所述锌的前驱体溶液混合，在保护气氛的保护下，在混合液中加入硫源，加热至210～230℃，保温反应一小时得到CuSbS/ZnS量子点发光材料。其中，硫源选自巯基丙酸、a-硫代甘油、巯基乙醛、巯基丁酸、巯基庚酸、二巯基丙酸中的一种，或其他水溶性的硫类不饱和有机酸。另外，经测试，当反应温度低于210℃或高于230℃时，产物中出现硫化锌杂相，不能实现对CuSbS使其成为CuSbS/ZnS量子点发光材料。锑源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子点发光材料，其特征在于，包括材料为铜锑硫的内核，以及包裹于所述内核外且材料为硫化锌的外壳。

【技术特征摘要】
1.一种量子点发光材料，其特征在于，包括材料为铜锑硫的内核，以及包裹于所述内核外且材料为硫化锌的外壳。2.一种如权利要求1所述的量子点发光材料的制备方法，包括：将铜源和锑源溶于甲酰胺，在保护气氛的保护下，加热至120～140℃，保温并搅拌直至固体颗粒完全溶剂，得到铜锑前驱体溶液；将硫源溶于所述铜锑前驱体溶液，搅拌使所述硫源与金属离子完全络合，加热至180～200℃，保温反应5～25分钟，得到铜锑硫量子点的分散液；将锌源溶于甲酰胺，得到锌的前驱体溶液；将所述铜锑硫量子点的分散液与所述锌的前驱体溶液混合，在保护气氛的保护下，在混合液中加入硫源，加热至210～230℃，保温反应一小时得到铜锑硫/硫化锌量子点发光材料。3.如权利要求2所述的量子点发光材料的制备方法，其特征在于，所述铜源选自醋酸铜、硝酸铜、甲酸铜、氯化铜中的一种。4.如权利要求2所述的量子点发光材料的制备方法，其特征在于，所述锑源选自醋酸锑、氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀满林，王沚舟，田勇，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44