一种微通道反应器连续制备量子点的方法技术

本发明专利技术公开了属于化工领域的一种微通道反应器连续制备量子点的方法。所述的量子点为硒化镉单核量子点或硒化镉/硫化锌核壳型量子点。将制备的镉前驱溶液与硒前驱溶液加热到反应温度后混合，进行反应，得到小粒径的硒化镉量子点溶液；继续加入镉前驱溶液，使小粒径的硒化镉量子点生长，得到大粒径的硒化镉量子点溶液；或将小粒径的硒化镉量子点溶液与制备的硫化锌前驱溶液在室温下混合后，再加热到反应温度进行反应，获得硒化镉/硫化锌核壳型量子点溶液；将上述量子点溶液再进行后处理最终得到硒化镉单核量子点或硒化镉/硫化锌核壳型量子点。所述制备方法操作简单、调控精确，并且可以连续生产，有利于量子点的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工领域，具体涉及一种微通道反应器连续制备量子点的方法。
技术介绍
相比于传统的有机荧光材料，量子点容易被激发，发出单色荧光，并且不易被光漂白。因此，量子点在太阳能电池、发光二极管、医疗等很多领域具有广泛的潜在应用价值。其中，CdSe、CdS、CdTe等II-VI族量子点由于其发射的荧光波长可以覆盖整个可见光谱，而备受关注。传统合成CdSe量子点是利用有机热溶剂一锅法，由于一锅法过程具有温度不均一、无法连续生产、装置放大困难等因素，导致量子点生产成本较高且单分散性不好。而微通道合成法由于传热传质性能卓越、可控性强，为连续生产高品质CdSe量子点提供了便利。现有方法中，无论是一锅法还是微通道合成方法，合成CdSe量子点往往是在同一条件下完成晶体的成核与生长过程，这就导致CdSe量子点的单分散性不高，荧光光谱半峰宽在40nm以上。所以，制备CdSe量子点的方法有待改进。另外由于CdSe、CdS、CdTe量子点具有一定的生物毒性，且表面容易被氧化导致光淬灭，所以往往需要通过包裹壳层制备核壳型量子点，现有方法制备核壳型量子点也往往是利用一锅法制备，但是这种方法无法实现核壳型量子点的连续化生产。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的不足，其目的在于提供一种微通道反应器连续制备量子点的方法。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种微通道反应器连续制备量子点的方法，所述的量子点为硒化镉单核量子点或硒化镉/硫化锌核壳型量子点。所述的一种微通道反应器连续制备量子点的方法，其中硒化镉单核量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)制备镉前驱溶液：将氧化镉与油胺混合后，再与油酸混合，得到的混合液溶于1-十八烯，加热，获得镉前驱溶液；所述氧化镉与油胺的物质的量比为1：(50-70)；利用该方法得到的镉前驱溶液中油胺与氧化镉充分结合，并对氧化镉的表面进行钝化，当所得到的镉前驱溶液呈棕黄色透明液体，说明镉已经由氧化镉固体形态与油酸、油胺等产生配位作用，转变为离子态；油胺上的胺基负离子，可以给缺电子的Cd供给电子，产生弱配位作用，使得镉前驱溶液在低温下不与硒前驱溶液发生反应；(2)制备硒前驱溶液：将硒粉与三辛基膦混合后，溶于1-十八烯，加热，获得硒前驱溶液；利用该方法得到的硒前驱溶液，当所得到的硒前驱溶液呈无色透明液体，说明硒已经由硒粉固体形态与三辛基膦产生配位作用，转变为离子态；(3)将镉前驱溶液与硒前驱溶液以恒定速率分别泵入到相应的微管道中，在210-280℃下加热5-10s，加热后的镉前驱溶液和加热后的硒前驱溶液流入到微混合器中进行混合，保持温度不变，反应10-30s，得到粒径为3-5nm的硒化镉量子点溶液；(4)以粒径为3-5nm的硒化镉量子点为晶核，继续加入镉前驱溶液，在200-230℃下，使粒径为3-5nm的硒化镉量子点生长，获得粒径为6-7nm的硒化镉量子点溶液。所述的一种微通道反应器连续制备量子点的方法，其中，硒化镉/硫化锌核壳型量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)制备镉前驱溶液：将氧化镉与油胺混合后，再与油酸混合，得到的混合液溶于1-十八烯，加热，获得镉前驱溶液；所述氧化镉与油胺的物质的量比为1：(50-70)；(2)制备硒前驱溶液：将硒粉与三辛基膦混合后，溶于1-十八烯，加热，获得硒前驱溶液；(3)制备硫化锌前驱溶液：将二乙基二硫代氨基甲酸锌与三辛基膦混合后，再与油胺混合，得到的混合液溶于1-十八烯，加热，获得硫化锌前驱溶液；(4)将镉前驱溶液与硒前驱溶液以恒定速率分别泵入到相应的微管道中，在210-280℃下加热5-10s，加热后的镉前驱溶液和加热后的硒前驱溶液流入到微混合器中进行混合，保持温度不变，反应10-30s，得到粒径为3-5nm的硒化镉量子点溶液；(5)以粒径为3-5nm的硒化镉量子点为晶核，将硫化锌前驱溶液以恒定速率泵入到另一微管道中，通过另一微混合器与粒径为3-5nm的硒化镉量子点溶液在室温下混合，然后在100-200℃下，加热反应40-180s，获得硒化镉/硫化锌核壳型量子点溶液。所述的一种微通道反应器连续制备量子点的方法，还包括以下后续步骤：(a)将硒化镉量子点溶液或硒化镉/硫化锌核壳型量子点溶液与第一沉淀剂混合，获得第一沉淀；(b)将获得的第一沉淀剂再次溶于有机溶剂中，然后与第二沉淀剂混合，获得第二沉淀；(c)将获得的第二沉淀烘干、研磨，得到硒化镉单核量子点粉末或硒化镉/硫化锌核壳型量子点粉末。所述的第一沉淀剂为无水乙醇；所述的第二沉淀剂为丙酮；所述的有机溶剂为正己烷。步骤(1)中所述的氧化镉与油胺的物质的量比为1：60。镉前驱溶液与硒前驱溶液的加热方式为：利用油浴在260℃下加热5s；反应时间为20s。步骤(5)中所述的加热反应条件为：利用油浴在140℃下，加热反应80s。所述的镉前驱溶液和硒前驱溶液的泵入速率为150-250μL/min，所泵入的微通道为内径为0.6mm，外径为1.6mm的聚四氟乙烯管，所通过的微混合器为口径1.6mm的不锈钢三通混合器。步骤(5)中所述的硫化锌前驱溶液的泵入速率为30-50μL/min；所泵入的微通道为内径为0.6mm，外径为1.6mm的聚四氟乙烯管；所通过的微混合器为口径1.6mm的不锈钢三通混合器。本专利技术的有益效果为：利用本专利技术的方法制备硒化镉单核量子点或者硒化镉/硫化锌核壳型量子点，具有操作简单、制作方便、调控精确等优点，并且，本专利技术利用预热后成核过程与单独的低温生长过程，有助于得到全光谱发光量子点和提高量子点的单分散性，并且可以连续生产，有利于量子点的工业化生产。附图说明图1本专利技术所用微通道反应器的结构示意图；图2前驱体溶液经过预热处理和没有经过预热处理获得的硒化镉量子点粉末的紫外-可见吸收光谱的图谱；图3前驱体溶液经过预热处理和没有经过预热处理获得的硒化镉量子点粉末的荧光发射光谱半峰宽值的图谱；图4前驱体溶液经过预热处理和没有经过预热处理获得的硒化镉量子点粉末的TEM照片图；图5硒化镉/硫化锌核壳型量子点粉末的荧光发射的图谱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述，但所述实施例仅用于解释本专利技术，而不限制本专利技术。实施例1(1)用烧杯称取0.0107g氧化镉(CdO)和7.2228g油胺(OLA)混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微通道反应器连续制备量子点的方法，其特征在于，所述的量子点为硒化镉单核量子点或硒化镉/硫化锌核壳型量子点。

【技术特征摘要】
1.一种微通道反应器连续制备量子点的方法，其特征在于，所述的量子点
为硒化镉单核量子点或硒化镉/硫化锌核壳型量子点。
2.根据权利要求1所述的一种微通道反应器连续制备量子点的方法，其特
征在于，硒化镉单核量子点的制备包括以下步骤：
(1)制备镉前驱溶液：将氧化镉与油胺混合后，再与油酸混合，得到的混
合液溶于1-十八烯，加热，获得镉前驱溶液；所述氧化镉与油胺的物质的量比
为1：(50-70)；
(2)制备硒前驱溶液：将硒粉与三辛基膦混合后，溶于1-十八烯，加热，
获得硒前驱溶液；
(3)将镉前驱溶液与硒前驱溶液以恒定速率分别泵入到相应的微管道中，
在210-280℃下加热5-10s，加热后的镉前驱溶液和加热后的硒前驱溶液流入到
微混合器中进行混合，保持温度不变，反应10-30s，得到粒径为3-5nm的硒化
镉量子点溶液；
(4)以粒径为3-5nm的硒化镉量子点为晶核，继续加入镉前驱溶液，在
200-230℃下，使粒径为3-5nm的硒化镉量子点生长，获得粒径为6-7nm的硒化
镉量子点溶液。
3.根据权利要求1所述的一种微通道反应器连续制备量子点的方法，其特
征在于，硒化镉/硫化锌核壳型量子点的制备包括以下步骤：
(1)制备镉前驱溶液：将氧化镉与油胺混合后，再与油酸混合，得到的混
合液溶于1-十八烯，加热，获得镉前驱溶液；所述氧化镉与油胺的物质的量比
为1：(50-70)；
(2)制备硒前驱溶液：将硒粉与三辛基膦混合后，溶于1-十八烯，加热，

\t获得硒前驱溶液；
(3)制备硫化锌前驱溶液：将二乙基二硫代氨基甲酸锌与三辛基膦混合后，
再与油胺混合，得到的混合液溶于1-十八烯，加热，获得硫化锌前驱溶液；
(4)将镉前驱溶液与硒前驱溶液以恒定速率分别泵入到相应的微管道中，
在210-280℃下加热5-10s，加热后的镉前驱溶液和加热后的硒前驱溶液流入到
微混合器中进行混合，保持温度不变，反应10-30s，得到粒径为3-5nm的硒化
镉量子点溶液；
(5)以粒径为3-5nm的硒化镉量子点为晶核，将硫化锌前驱溶液以...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建鸿，田震昊，王玉军，骆广生，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11