一种CdZnSeS合金量子点及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种CdZnSeS合金量子点及其制备方法。其中，CdZnSeS合金量子点制备方法，包括以下步骤：S1，将锌前体溶液加热至第一温度；S2，将阴离子前体加入锌前体溶液中，反应得到含有小尺寸粒子的混合液，阴离子前体为硒前体、硫前体或硒硫混合前体；S3，当步骤S2中加入的阴离子前体为硫前体时，向混合液中加入镉前体和硒前体进行反应；当步骤S2中加入的阴离子前体为硒前体时，向混合液中加入镉前体和硫前体进行反应；当步骤S2中加入的阴离子前体为硒硫混合前体时，向混合液中加入镉前体进行反应。采用本发明专利技术的制备方法制得的CdZnSeS合金量子点的尺寸形貌单分散性好、组分均一、荧光量子点产率高、半峰宽较窄。

A CdZnSeS Alloy Quantum Dot and Its Preparation Method

The invention discloses a CdZnSeS alloy quantum dot and a preparation method thereof. The preparation method of CdZnSeS alloy quantum dots includes the following steps: S1, heating the zinc precursor solution to the first temperature; S2, adding the anionic precursor into the zinc precursor solution, reacting to obtain a mixture containing small size particles, the anionic precursor is selenium precursor, sulfur precursor or or selenium-sulfur mixed precursor; S3, when the anionic precursor added in C2 is sulfur precursor, transferring to the mixture solution. Cadmium precursor and selenium precursor were added to react; cadmium precursor and sulphur precursor were added to mixing solution when the anion precursor added in 2 was selenium precursor; cadmium precursor was added to mixing solution when the anion precursor added in 2 was selenium-sulphur precursor. The CdZnSeS alloy quantum dots prepared by the preparation method of the present invention have good size and morphology monodispersity, homogeneous composition, high yield of fluorescent quantum dots and narrow half-peak width.

【技术实现步骤摘要】
一种CdZnSeS合金量子点及其制备方法
本专利技术涉及量子点
，尤其涉及一种CdZnSeS合金量子点及其制备方法。
技术介绍
目前，尺寸在量子限域范围内的溶液半导体纳米晶(溶液量子点)以其独特的光学性质，在生物成像与标记、显示、太阳能电池、发光二极管、单光子源等领域受到了广泛的关注。在生物标记与成像、发光二极管、激光、量子点光伏器件等领域，量子点研究已经成为各自领域的热点之一。在显示(量子点背光源电视)、照明等影响人们日常生活的领域，量子点已经得到了初步实际应用。不同于传统的二元量子点(如CdSe、CdS)只能通过调节尺寸与形貌来控制量子点的能级结构，合金结构量子点除调节尺寸外，还可以通过调节成分中的比例来调节量子点的能级结构，这有利于光电器件的研究。河南大学李林松教授课题组在CdZnSe合金量子点外包覆ZnS后得到的蓝光核壳量子点，其发光二极管器件的效率可以达到16.2％。相比于单一组分的二元量子点，合金量子点的稳定性和效率都要更高，换句话说其缺陷态更少。相比于三元合金量子点(如CdZnSe、CdZnS)，四元合金量子点CdZnSeS组成结构更加复杂，可调节的能带结构更多。到目前为止，传统的CdZnSeS合金量子点的合成，是将硒硫前体在高温下注入到镉锌前体中，一起反应，或者将镉锌前体在高温下注入到硒硫前体溶液中。但是随着反应时间的进行，荧光半峰宽逐渐变宽(大于30nm)。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种CdZnSeS合金量子点及其制备方法，其CdZnSeS合金量子点的尺寸形貌单分散性好、组分均一、荧光量子点产率高、半峰宽较窄。根据本专利技术的一个方面，提供一种CdZnSeS合金量子点制备方法，包括以下步骤：S1，将锌前体溶液加热至第一温度；S2，将阴离子前体加入锌前体溶液中，反应得到含有小尺寸粒子的混合液，上述阴离子前体为硒前体、硫前体或硒硫混合前体；S3，当上述步骤S2中加入的上述阴离子前体为硫前体时，向上述混合液中加入镉前体和硒前体进行反应；当上述步骤S2中加入的上述阴离子前体为硒前体时，向上述混合液中加入镉前体和硫前体进行反应；当上述步骤S2中加入的上述阴离子前体为硒硫混合前体时，向上述混合液中加入镉前体进行反应。进一步地，上述第一温度为250～310℃。进一步地，上述小尺寸粒子的直径为0.1～3nm，优选地，其直径为0.5～2nm。进一步地，上述步骤S2中，上述阴离子前体中的阴离子与上述锌前体中的锌离子的物质的量之比为1:6～1:1。进一步地，上述步骤S2和S3中，上述镉前体中的镉离子与上述锌前体中的锌离子的物质的量之比为1:400～1:10。进一步地，上述步骤S2和S3中，加入的硒元素与硫元素的物质的量之比为1:7～7:1。上述上述进一步地，上述步骤S2中，上述锌前体选自碳链长度为8～22的羧酸锌，上述步骤S3中，上述镉前体选自碳链长度为1～22的羧酸镉。根据本专利技术第一个方面的一个优选实施例，上述步骤S3中，当上述步骤S2中加入的上述阴离子前体为硫前体时，先向上述混合液中加入镉前体，然后再加入硒前体进行反应，或者先向上述混合液中加入硒前体，然后再加入镉前体进行反应。根据本专利技术第一个方面的另一个优选实施例，上述步骤S3中，当上述步骤S2中加入的上述阴离子前体为硒前体时，先向上述混合液中加入镉前体，然后再加入硫前体进行反应，或者先向上述混合液中加入硫前体，然后再加入镉前体进行反应。根据本专利技术第一个方面的另一个优选实施例，上述步骤S3中，当上述步骤S2中加入的上述阴离子前体为硒硫混合前体时，向上述混合液中加入镉前体反应一段时间后，然后再次加入硒前体、硫前体或硒硫混合前体中的一种或多种。进一步地，向上述混合液中加入上述镉前体反应一段时间后，然后分多次加入硒硫元素的摩尔比不同的硒硫混合前体。根据本专利技术的另一个方面，提供一种CdZnSeS合金量子点，由本专利技术的上述制备方法制得。进一步地，上述CdZnSeS合金量子点发出的荧光波长在500～570nm之间，荧光半峰宽为18～25nm，荧光量子产率大于80％。根据本专利技术的另一个方面，提供一种CdZnSeS/ZnS核壳量子点，该CdZnSeS/ZnS核壳量子点通过将提纯的上述CdZnSeS合金量子加入锌前体溶液中，然后再加入硫前体反应得到。根据本专利技术的另一个方面，提供一种电子装置，其包括本专利技术的上述CdZnSeS合金量子点。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的CdZnSeS合金量子点的制备方法，以成核初期形成的小尺寸粒子为基底，随后加入镉前体进行阳离子交换，形成含镉的小尺寸粒子，然后在此基础上进行量子点的生长，在生长过程中镉原子逐渐扩散至整个粒子，从而得到组分均一、合金化较为完全的高量子效率、窄半峰宽CdZnSeS合金量子点；本专利技术的CdZnSeS合金量子点的制备方法，可以减少在生长过程中发生CdSe、CdS等二元结构量子点的自成核现象；本专利技术的制备方法，还可以通过调节不同前体的加入量或加入时间，来调节CdZnSeS合金量子点的能带结构。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。本专利技术提供一种CdZnSeS合金量子点制备方法，包括以下以下步骤：S1，将锌前体溶液加热至第一温度；S2，将阴离子前体加入上述锌前体溶液中，反应得到含有小尺寸粒子的混合液，上述阴离子前体为硒前体、硫前体或硒硫混合前体；S3，当上述步骤S2中加入的阴离子前体为硫前体时，向上述混合液中加入镉前体和硒前体进行反应；当上述步骤S2中加入的阴离子前体为硒前体时，向上述混合液中加入镉前体和硫前体进行反应；当上述步骤S2中加入的阴离子前体为硒硫混合前体时，向上述混合液中加入镉前体进行反应。步骤S2中，阴离子前体与锌前体反应得到小尺寸粒子，根据阴离子前体的种类不同，小尺寸粒子可以是ZnSe或ZnS或ZnSeS。小尺寸粒子是指成核初期ZnSe或ZnS或ZnSeS形成的团簇或者尺寸相对较小的量子点，形成小尺寸粒子后马上进入步骤S3。在一些实施例中，在步骤S3中快速注入镉前体，镉前体通过快速充分地阳离子交换反应扩散到上述小尺寸粒子中，此外，步骤S3中加入的硒前体或硫前体也参与到量子点的生长过程中，从而得到CdZnSeS合金量子点。在另一些实施例中，在步骤S3中，通过改变镉前体的加入时间，实现改变合金量子点的峰位置；并且在保证镉前体的加入量相同的前提下，加入时间间隔越长峰位越小。本专利技术在CdZnSeS合金量子点的生长过程中，首先形成不含镉的小尺寸粒子，有利于控制小尺寸粒子形貌、组分的均一性，然后再加入镉前体进行阳离子交换，随后使镉原子在ZnSeS的继续包覆过程中逐渐扩散至整个量子点，最终得到尺寸形貌均一、组分均一的CdZnSeS量子点。该方法在整个生长过程中，基本不会发生CdSe、CdS二元结构量子点的自成核现象，因此有利于得到尺寸形貌均一、组分均一的CdZnSeS合金量子点。此外，本专利技术通过调节步骤S3与步骤S2的间隔时间，可以调节CdZnSeS合金量子点的能带结构。在一些实施例中，上述第一温度为250～310℃，即首先将锌前体溶液加热，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将锌前体溶液加热至第一温度；S2，将阴离子前体加入所述锌前体溶液中，反应得到含有小尺寸粒子的混合液，所述阴离子前体为硒前体、硫前体或硒硫混合前体；S3，当所述步骤S2中加入的所述阴离子前体为硫前体时，向所述混合液中加入镉前体和硒前体进行反应；当所述步骤S2中加入的所述阴离子前体为硒前体时，向所述混合液中加入镉前体和硫前体进行反应；当所述步骤S2中加入的所述阴离子前体为硒硫混合前体时，向所述混合液中加入镉前体进行反应。

【技术特征摘要】
1.一种CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将锌前体溶液加热至第一温度；S2，将阴离子前体加入所述锌前体溶液中，反应得到含有小尺寸粒子的混合液，所述阴离子前体为硒前体、硫前体或硒硫混合前体；S3，当所述步骤S2中加入的所述阴离子前体为硫前体时，向所述混合液中加入镉前体和硒前体进行反应；当所述步骤S2中加入的所述阴离子前体为硒前体时，向所述混合液中加入镉前体和硫前体进行反应；当所述步骤S2中加入的所述阴离子前体为硒硫混合前体时，向所述混合液中加入镉前体进行反应。2.根据权利要求1所述的CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，所述第一温度为250～310℃。3.根据权利要求1所述的CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，所述小尺寸粒子的直径为0.1～3nm，优选地，其直径为0.5～2nm。4.根据权利要求1所述的CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述阴离子前体中的阴离子与所述锌前体中的锌离子的物质的量之比为1:6～1:1。5.根据权利要求1所述的CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，所述步骤S2和S3中，所述镉前体中的镉离子与所述锌前体中的锌离子的物质的量之比为1:400～1:10。6.根据权利要求1所述的CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，所述步骤S2和S3中，加入的硒元素与硫元素的物质的量之比为1:7～7:1。7.根据权利要求1所述的CdZnSeS合金量子点制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述锌前体选自碳链长度为8～22的羧酸锌，所述步骤S3中，所述镉前体选自碳链长度为1～22的羧酸镉。8.根据权利要求1-7任一所述的CdZnSeS合金量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健海，邵蕾，余世荣，
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