一种镧掺杂ZnO量子点及制法与应用，其为在大气环境下制备的均匀分散的镧掺杂ZnO量子点，锌与镧摩尔比为100∶5～50，其制备步骤：先分别制备含镧醋酸锌乙醇溶液和氢氧化锂乙醇溶液，再将两种溶液在冰水浴中混合，反应后得镧掺杂ZnO量子点的乙醇溶液，最后向其中加去离子水，离心分离后，除上清液，再用无水乙醇、去离子水反复洗涤，真空干燥得镧掺杂的ZnO量子点；其工艺简单，成本低廉，利于实现工业化生产；该镧掺杂ZnO量子点具较高荧光强度和荧光量子产率，可作为添加剂均匀分布于透明基体中，制备防伪油墨、防伪标签、包装材料等高端防伪产品；或用于制备光致变色薄膜或电致变色纳米复合材料薄膜，用于背光源、显示屏等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镧掺杂氧化锌量子点及其制备方法与应用，更具体地说，本专利技术涉及一种高荧光量子产率的镧掺杂ZnO量子点及其制备方法与应用。
技术介绍
量子点凭借其自身独特的光电特性越来越受到人们的重视，成为研究的热点。半导体发光量子点作为一种新型的荧光材料，被广泛运用于发光二极管荧光材料、生物荧光探针、光电子器件、太阳能电池、光敏材料、光催化材料等领域，在非线形光学、显像、生物、防伪及功能材料等方面具有极为广阔的应用前景。基于镉的量子点拥有优异的光学性能，是目前II-VI族发光量子点中研究最为成熟的一种。但是，Cd自身的毒性限制了它的进一步应用。为了满足无毒、环境友好纳米材 料的大量需求，低毒的ZnSe或无毒的ZnO (掺杂ZnSe/ZnO量子点)量子点越来越受到研究者的青睐，并有望实现实际应用。其中，ZnO量子点无毒无害、环境友好、制造成本低，已成为光电子材料与器件研究领域的热点，在生物应用领域更是具备其他量子点所不能比拟的优势。然而，ZnO量子点目前存在的问题是荧光强度和荧光量子产率低。要实现实际应用，需设法提高其荧光强度和荧光量子产率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高荧光量子产率的镧掺杂ZnO量子点。本专利技术的另一目的是提供一种高荧光量子产率镧掺杂ZnO量子点的制备方法。本专利技术的再一目的是提供上述镧掺杂ZnO量子点的应用。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的镧掺杂ZnO量子点的制备方法，其为在大气环境下制备的镧掺杂ZnO量子点；该镧掺杂ZnO量子点具有较高的荧光强度和荧光量子产率，该镧掺杂ZnO量子点中锌与镧的摩尔比为100 5 50。本专利技术的镧掺杂氧化锌量子点ZnO量子点的粒径小于5nm，荧光强度较纯氧化锌量子点的荧光强度提高2 4倍。荧光量子产率较纯氧化锌量子点的荧光量子产率提高了10% 50%。本专利技术提供的镧掺杂ZnO量子点的制备方法，包括以下步骤(I)含镧的乙酸锌乙醇溶液的制备将三价镧盐在磁力搅拌下加入无水乙醇中，待其溶解后，加入二水合乙酸锌，搅拌下加热回流I 3h。向所得溶液中加入O. 2 I. OmL娃烧偶联剂,继续搅拌15 50min,冰水冷却至0°C，得到含镧的乙酸锌乙醇溶液。该溶液中，镧的摩尔浓度为O. 005 O. 05mol/L ;乙酸锌乙醇溶液的浓度为O. lmol/L。其中，三价镧盐、二水合乙酸锌与硅烷偶联剂的摩尔比为5 50 100 50 250。(2)氢氧化锂乙醇溶液的制备将一定量的氢氧化锂加入到无水乙醇中，超声分散，得浓度为O. 1-0. 15mol/L的氢氧化锂乙醇溶液；(3)镧掺杂ZnO量子点的乙醇溶液的制备将步骤(I)和步骤(2)所得的两种溶液在冰水浴中快速混和均匀，保持(TC继续搅拌至反应完成；制得无色透明的镧掺杂ZnO量子点乙醇溶液。(4)制备镧掺杂ZnO量子点向步骤(3)所得镧掺杂ZnO量子点的乙醇溶液中加入去离子水，离心分离后，除去上清液，再用无水乙醇、去离子水反复洗涤4 8次，真空干燥得镧掺杂的ZnO量子点。 步骤(I)中，所述的三价镧盐为硝酸镧、醋酸镧、氯化镧、溴化镧或硫酸镧。步骤(I)中，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570。步骤⑷中，所述镧掺杂氧化锌量子点ZnO量子点的粒径小于5nm。步骤(4)中，所述镧掺杂氧化锌量子点ZnO量子点的荧光强度较纯氧化锌量子点的荧光强度提高2 4倍。步骤(4)中，所述镧掺杂氧化锌量子点ZnO量子点的荧光量子产率较纯氧化锌量子点的荧光量子产率提高了 10% 50%。本专利技术以ZnO发光量子点为基础，采用金属镧离子对ZnO量子点进行掺杂，制备出具有高荧光强度和高荧光量子产率的氧化锌量子点。其与现有技术相比，本专利技术具有如下优点I、本专利技术的镧掺杂ZnO量子点乙醇溶液及其制备方法与应用，在大气环境下制备了均匀分散的镧掺杂ZnO量子点，显著提高了氧化锌量子点的荧光强度和荧光量子产率。2、本专利技术提供的镧掺杂氧化锌量子点的荧光强度较纯氧化锌量子点的荧光强度提高2 4倍，荧光量子产率较纯氧化锌量子点的荧光量子产率提高了 10% 50%。3、本专利技术提供的制备方法工艺简单，成本低廉，利于实现工业化生产。4、本专利技术提供的镧掺杂ZnO量子点可作为一种添加剂，均匀添加于透明基体中，以制备闻级防伪油墨、防伪标签或包装材料，用于广品的闻端防伪。5、本专利技术提供的镧掺杂ZnO量子点可作为一种添加剂，均匀添加于透明基体中，以制备光致变色薄膜或电致变色纳米复合材料薄膜。附图说明图Ia为纯的ZnO量子点和本专利技术的镧掺杂ZnO量子点的荧光光谱图；其中曲线A-ZnO量子点(无偶联剂)的荧光光谱；曲线B-ZnO量子点(有偶联剂)的荧光光谱；曲线C-镧摩尔含量为5%的镧掺杂ZnO量子点的荧光光谱；曲线D-镧摩尔含量为10%的镧掺杂ZnO量子点的荧光光谱；曲线E-镧摩尔含量为20%的镧掺杂ZnO量子点的荧光光谱；曲线F-镧摩尔含量为30%的镧掺杂ZnO量子点的荧光光谱；曲线G-镧摩尔含量为50%的镧掺杂ZnO量子点的荧光光谱。图Ib为ZnO量子点和本专利技术的镧掺杂ZnO量子点的突光强度不意图；其中A、B、C、D、E、F和G分别为ZnO量子点(无偶联剂)、ZnO量子点(有偶联剂)、镧摩尔含量为5%的镧掺杂ZnO量子点、镧摩尔含量为10%的镧掺杂ZnO量子点、D镧摩尔含量为20%的镧掺杂ZnO量子点、镧摩尔含量为30%的镧掺杂ZnO量子点和镧摩尔含量为50%的镧掺杂ZnO量子点荧光强度的峰值。图2为本专利技术的镧掺杂ZnO量子点的高分辨透射电镜图片。具体实施例方式下面结合实施例(但不限于所举实施例)及对比例进一步描述本专利技术实施例I将IX ΙΟΛιοΙ硝酸镧置于干燥洁净的IOOmL圆底烧瓶中，加入20mL无水乙醇，磁力搅拌下溶解，加入O. 002mol醋酸锌，搅拌下加热回流Ih ;加入O. 2mLKH_550，继续搅拌15min,冰水冷却至0°C，得到无色透明的含镧的乙酸锌乙醇溶液。该溶液中，镧的摩尔浓度 为O. 005mol/L ;乙酸锌乙醇溶液的浓度为O. lmol/L。将O. 002mol氢氧化锂置于干燥洁净的50mL锥形瓶中，加入20mL无水乙醇，超声分散溶解，冰水冷却至0°c，得到浓度为O. lmol/L的氢氧化锂乙醇溶液。将上述两种溶液在冰水浴中快速混和均匀，保持0°C继续搅拌30min ;制得无色透明的镧摩尔含量为5%的镧掺杂ZnO量子点乙醇溶液。加入去离子水，离心分离后，除去上清液，再用无水乙醇、去离子水反复洗涤4 8次，真空干燥得镧掺杂的ZnO量子点。该镧掺杂ZnO量子点中锌与镧的摩尔比为100 5，其乙醇溶液荧光发光峰位置是496nm，为绿色荧光，其荧光光谱和荧光发光强度如图I所示，其荧光量子产率列于表I中。图2为该实施例中镧掺杂氧化锌量子点的高分辨透射电镜图片。实施例2将2X 10_4mol醋酸镧置于干燥洁净的IOOmL圆底烧瓶中，加入20mL无水乙醇，磁力搅拌下溶解，加入O. 002mol醋酸锌，搅拌下加热回流2h。加入O. 4mLKH_560，继续搅拌20min,冰水冷却至0°C，得到无色透明的含镧的乙酸锌乙醇溶液。该溶液中，镧的摩尔浓度为O. 01mol/L ;乙酸锌乙醇溶液的浓度为0. lmol/L。将0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镧掺杂ZnO量子点，其特征在于，其为在大气环境下制备的镧掺杂ZnO量子点，其中的锌与镧的摩尔比为100∶5～50。
【技术特征摘要】
1.ー种镧掺杂ZnO量子点，其特征在于，其为在大气环境下制备的镧掺杂ZnO量子点，其中的锌与镧的摩尔比为100 5 50。2.按权利要求I所述的镧掺杂ZnO量子点，其特征在于，所述镧掺杂ZnO量子点粒径小亍 5nm。3.—种权利要求I所述的镧掺杂ZnO量子点的制备方法，其步骤如下 (1)制备含镧的こ酸锌こ醇溶液 将三价镧盐磁力搅拌下加入无水こ醇中，待其溶解后，加入ニ水合こ酸锌，搅拌下加热回流I 3h ;再向其中加入0. 2 I. OmL硅烷偶联剂，继续搅拌15 50min，冰水冷却至(TC，得到含镧的こ酸锌こ醇溶液；该含镧的こ酸锌こ醇溶液中镧的摩尔浓度为0. 005 0.05mol/L;こ酸锌こ醇溶液的浓度为0. lmol/L;其中，三价镧盐、ニ水合こ酸锌与硅烷偶联剂的摩尔比为5 50 100 50 250。(2)制备氢氧化锂こ醇溶液 将氢氧化锂加入到无水こ醇中，超声分散，冰水冷却至(TC，得浓度为0. I 0. 15mol/L的氢氧化锂こ醇溶液； (3)制备镧掺杂ZnO量子点的こ醇溶液 将步骤(I)所得含镧的こ酸锌こ醇溶液和步骤(2)所得的氢氧化锂こ醇溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员：付绍云，孙丽伟，史汉桥，李婉男，肖红梅，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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