掺杂量子点及其制备方法技术

本发明专利技术公开了掺杂量子点及其制备方法，该方法适于将掺杂离子引入到第一量子点晶格内，形成掺杂量子点，以改善第一量子点的物理性能。掺杂量子点的制备方法包括以下步骤：S11.将用于合成第一量子点的阳离子前体与溶剂混合，得到第一溶液；S12.将用于合成第一量子点的阴离子前体加入上述第一溶液，阴离子前体与阳离子前体反应一段时间后得到第二溶液；S13.向上述第二溶液中加入掺杂离子的前体，量子点继续生长，得到掺杂量子点。本发明专利技术的上述量子点掺杂方法掺杂离子浓度可调范围大，既适用于量子点核的掺杂，同样也适用于核壳量子点中壳层的掺杂。采用本发明专利技术的方法制备的掺杂量子点，其荧光半峰宽窄，尺寸形貌单分散性好。

【技术实现步骤摘要】
掺杂量子点及其制备方法
本专利技术涉及量子点
，尤其涉及掺杂量子点及其制备方法。
技术介绍
在过去的二十多年里，量子点合成化学的研究主要集中在量子点尺寸形貌的单分散控制以及如何提高荧光量子产率上。但是要使量子点作为一类优异的发光和光电材料，仅仅实现尺寸形貌的单分散以及提高荧光量子产率是不够的，更重要的目标是要尽可能的降低环境，尤其水和氧气对于量子点的光学、电学等性质的影响，这对于量子点的学术以及应用研究具有极大的推动作用。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。近年来，在量子点中掺杂金属阳离子成为了一种解决量子点稳定性的重要手段。在这一方面，上海交通大学的李良教授做出了重要贡献，中国专利CN105670631A公开了李良金属掺杂量子点的制备方法，但是使用该专利方法制备的掺杂量子点与不掺杂的量子点相比，其荧光半峰宽很宽，尺寸形貌的单分散性差，以CdZnSeS合金量子点的合成为例，不掺杂的量子点半峰宽为24nm左右，而使用上述专利方法进行掺杂后，半峰宽为50nm左右。
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掺杂量子点及其制备方法，解决现有技术中量子点中掺杂金属离子后，荧光半峰宽较宽、尺寸形貌单分散性差的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种掺杂量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S11将用于合成第一量子点的阳离子前体与溶剂混合，得到第一溶液；S12将用于合成第一量子点的阴离子前体加入上述第一溶液，上述阴离子前体与上述阳离子前体反应一段时间后得到第二溶液；S13向上述第二溶液中加入掺杂离子的前体，使量子点继续生长，得到掺杂量子点，其中上述掺杂离子的前体为掺杂阳离子前体和/或掺杂阴离子前体。进一步地，上述掺杂阳离子前体选自以下一种或多种：铝前体、锆前体、镍前体、镓前体、铁前体、钴前体、钒前体、钛前体、锰前体、铬前体、锡前体；上述掺杂阴离子前体选自以下一种或多种：硫前体、硒前体、碲前体。进一步地，上述第一量子点为Ⅲ-Ⅴ族量子点或Ⅱ-Ⅵ族量子点。进一步地，上述用于合成第一量子点的阳离子前体与上述掺杂离子的摩尔比为4:1～40:1。进一步地，上述步骤S12得到的第二溶液中包括未反应完的用于合成第一量子点的阳离子和/或阴离子，上述步骤S13中，加入的掺杂离子与未反应完的用于合成第一量子点的阳离子和/或阴离子反应，量子点继续生长，掺杂离子掺杂到量子点中。根据本专利技术的一个方面，提供一种掺杂量子点，由上述的量子点掺杂方法制备得到。根据本专利技术的一个方面，提供一种核壳量子点的壳层掺杂方法，包括以下步骤：S21将核量子点与用于合成壳层的阳离子前体于溶液中混合，得到第三溶液；S22将用于合成壳层的阴离子前体加入上述第三溶液，反应一段时间后得到第四溶液；S23向上述第四溶液中加入掺杂离子的前体，使量子点壳层继续生长，得到掺杂的量子点壳层，其中上述掺杂离子的前体为掺杂阳离子前体和/或掺杂阴离子前体。进一步地，上述核量子点为掺杂量子点或未掺杂量子点。进一步地，上述掺杂阳离子前体选自以下一种或多种：铝前体、锆前体、镍前体、镓前体、铁前体、钴前体、钒前体、钛前体、锰前体、铬前体、锡前体；上述掺杂阴离子前体选自以下一种或多种：硫前体、硒前体、碲前体。根据本专利技术的另一个方面，提供一种核壳量子点，由上述核壳量子点的核壳掺杂的方法制备得到。根据本专利技术的又一个方面，提供一种电子装置，包括上述掺杂量子点或核壳量子点。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：(1)与现有的掺杂方法相比，采用本专利技术的方法制备的掺杂量子点，荧光半峰宽窄，尺寸形貌单分散；(2)采用本专利技术的方法制备的掺杂量子点时，掺杂离子浓度可调范围大，掺杂位置可随时进行调节，从而可以有效地调节能带结构；(3)本专利技术提供的制备方法过程简单，影响因素少，重复性好，适用于量子点核的掺杂以及量子点壳层的掺杂及核壳同时掺杂。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。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术提供一种掺杂量子点的制备方法，适于将少量掺杂离子引入到第一量子点晶格内，形成掺杂量子点，以改善第一量子点的物理性能。该制备方法包括以下步骤：S11.将用于合成第一量子点的阳离子前体与溶剂混合，得到第一溶液；S12.将用于合成第一量子点的阴离子前体加入上述第一溶液，阴离子前体与阳离子前体反应一段时间后得到第二溶液；S13.向上述第二溶液中加入掺杂离子的前体，量子点继续生长，得到掺杂量子点，其中上述掺杂离子的前体为掺杂阳离子前体和/或掺杂阴离子前体。本专利技术所说的第一量子点是相对于本专利技术的掺杂量子点而言的，本专利技术所说的第一量子点是指：在不进行本专利技术所说的掺杂的情况下，制备得到的量子点。以下举例用于进一步解释第一量子点的含义：制备掺杂Al的CdZnSeS量子点时，用于合成第一量子点的阳离子前体即为镉前体与锌前体，用于合成第一量子点的阴离子前体即为硫前体与硒前体，掺杂离子即为Al离子。可以理解的是，以上举例仅为示例性的列举，并不是对本专利技术量子点具体种类的限制。本专利技术的第一量子点可以是Ⅲ-Ⅴ族量子点，也可是Ⅱ-Ⅵ族量子点，通过在第一量子点中掺杂阳离子或阴离子，可以起到调节量子点能带结构的作用，此外还有利于提高量子点的稳定性。本申请中使用的，“Ⅱ族”指的是周期表的ⅡA族和ⅡB族，“Ⅲ族”指的是周期表的ⅢA族和ⅢB族，“Ⅴ族”指的是周期表的ⅤA族和ⅤB族，“Ⅵ族”指的是周期表的ⅥA族和ⅥB族。在一个或多个实施例中，上述用于合成第一量子点的阳离子前体可选自以下化合物中的一种或多种：醋酸锌、二甲基锌、二乙基锌、羧酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌盐、硫酸锌、氧化镉、二甲基镉、二乙基镉、碳酸镉、乙酸镉二水化合物、乙酰丙酮镉、氟化镉、氯化镉、碘化镉、溴化镉、高氯酸镉盐、磷化镉、硝酸镉、硫酸镉、镉羧酸；磷酸二氢铝、三乙酰丙酮铝、氯化铝、氟化铝、氧化铝、硝酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S11，将用于合成第一量子点的阳离子前体与溶剂混合，得到第一溶液；S12，将用于合成第一量子点的阴离子前体加入所述第一溶液，所述阴离子前体与所述阳离子前体反应一段时间后得到第二溶液；S13，向所述第二溶液中加入掺杂离子的前体，使量子点继续生长，得到掺杂量子点，其中所述掺杂离子的前体为掺杂阳离子前体和/或掺杂阴离子前体。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S11，将用于合成第一量子点的阳离子前体与溶剂混合，得到第一溶液；S12，将用于合成第一量子点的阴离子前体加入所述第一溶液，所述阴离子前体与所述阳离子前体反应一段时间后得到第二溶液；S13，向所述第二溶液中加入掺杂离子的前体，使量子点继续生长，得到掺杂量子点，其中所述掺杂离子的前体为掺杂阳离子前体和/或掺杂阴离子前体。2.根据权利要求1所述的掺杂量子点的制备方法，其特征在于，所述掺杂阳离子前体选自以下一种或多种：铝前体、锆前体、镍前体、镓前体、铁前体、钴前体、钒前体、钛前体、锰前体、铬前体、锡前体；所述掺杂阴离子前体选自以下一种或多种：硫前体、硒前体、碲前体。3.根据权利要求1所述的掺杂量子点的制备方法，其特征在于，所述第一量子点为Ⅲ-Ⅴ族量子点或Ⅱ-Ⅵ族量子点。4.根据权利要求1-3任一所述的掺杂量子点的制备方法，其特征在于，所述用于合成第一量子点的阳离子前体中的阳离子元素与所述掺杂离子前体中掺杂元素的摩尔比为4:1～40:1。5.根据权利要求1-3任一所述的掺杂量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S12得到的第二溶液中包括未反应完的用于合成第一量子点的阳离子和/或阴离子，所述步骤S13中，加入的掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健海，余世荣，邵蕾，
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