一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法及其应用技术

本发明专利技术是一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法，所述方法的步骤如下(1)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体，形成量子点单晶核；(2)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体形成量子点单晶壳；(3)在25℃～150℃的温度下使混合物反应时间为5～120分钟；(4)通过控制步骤(3)的混合物形成具有多面体形状的单晶核－单晶壳量子点，属于化学材料方面的技术领域。目的是提供一款新型的多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法及其应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备具有多面体形状量子点荧光材料的方法，特别是一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法及其应用。
技术介绍
通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺制造量子点的方法需要高成本的真空设备。因此，采用这样的方法大量生产量子点是十分困难的。与之相对应的，利用胶体化学过程在溶剂中合成量子点已经获得了极大的成功。1993年，麻省理工学院Bawendi小组率先开发了的胶体化学方法制备量子点的工艺，他们利用二甲基镉和硫，硒，碲分别作为第II副族和第VI主族前驱体，采用正三辛基膦作为配体，正三辛基氧化膦作为高沸点溶剂，合成尺寸均一的硫化镉，硒化镉，以及碲化镉量子点。此外，加州大学伯克利分校的Alivisatos小组利用三辛基膦作为配体，氧化镉和三辛基硒分别作为第II副族和第VI主族元素的前驱体，十六烷基胺和三辛基氧化膦作为溶剂，开发了合成硒化镉量子点的更安全的方法。随后，大量的研究都集中在核-壳量子点的合成，通过在一种量子点核表面包覆另外一种具有较大的能带隙的化合物半导体，以提高量子点的荧光量子产率、光稳定性和化学稳定性。由于上述的核-壳量子点具有更高的荧光量子效率和非常好的光学和化学稳定性，因此它们在实际应用中具有更大的潜力，如用于各种荧光材料和生物标记材料。然而，传统的核－壳量子点的制造涉及的合成方法十分复杂，采用的是“多步法”。具体而言，需要在合成核和量子点的每个中间过程中，终止反应，清除掉所有配体和前驱体，需要使壳的生长过程维持在适当的温度，需要在壳的生长过程中加入新的表面活性剂。此外，还需要一系列的纯化步骤，使量子点和未反应的前驱体分离，这是都是非常繁琐、复杂的合成工艺。因此，近二十多年来年，大规模合成高质量核－壳量子点材料的制备工艺一直是一个急需解决的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的核-壳量子点制造方法的缺点，提供一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法及其应用。一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法，所述方法的步骤为(1)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体，形成量子点单晶核；(2)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体形成量子点单晶壳；(3)在25℃～150℃的温度下使混合物反应时间为5～120分钟；(4)通过控制步骤(3)的混合物形成具有多面体形状的单晶核－单晶壳量子点。进一步的，所述的第II副族金属中至少包括锌、镉和汞三者之中任一种元素。进一步的，所述的第VI主族非金属元素中至少包括硫、硒和碲三者中任一种元素。进一步的，所述步骤(3)中混合物的反应环境为发生在氮气气氛或氩气气氛中至少任一种惰性气体保护条件。进一步的，所述步骤(3)中混合物的反应环境保持发生在等于或低于大气压条件下进行。采用上述任一项中所述的单晶核/单晶壳量子点，所述的单晶核/单晶壳量子点用于生物医学和光子领域。进一步的，所述的生物医学为生物细胞和生物组织的荧光标记材料。进一步的，所述的光子领域为发光二极管(LED)和显示器件。采用上述技术方案的有益效果是：采用本方案中所述的一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法较以往的“多步法”而言制备方法更加简便、安全和稳定，也使得产品的品质更好。附图说明图1是根据本专利技术的实施方式制造单晶核－单晶壳量子点的的流程图；图2是根据本专利技术制备的具有第一激子吸收峰在470纳米的量子点的紫外可见吸收光谱的曲线图；图3是根据本专利技术制备的具有第一激子吸收峰在500纳米的量子点的紫外可见吸收光谱的曲线图；图4是根据本专利技术制备的具有第一激子吸收峰在500纳米的量子点的光致发光光谱的曲线图；图5是根据本专利技术制备的具有第一激子吸收峰在595纳米的量子点的紫外可见吸收光谱的曲线图；图6是根据本专利技术制备的具有第一激子吸收峰在595纳米的量子点的光致发光光谱的曲线图；图7是根据本专利技术制备的透射电子显微镜(TEM)照片，显示的量子点具有位于470纳米的第一激子吸收峰；图8是根据本专利技术制备的透射电子显微镜(TEM)照片，显示的量子点具有位于595纳米的第一激子吸收峰；图9是根据本专利技术制造的第一激子吸收峰位于500纳米和595纳米的量子点的拉曼光谱的曲线图；图10是通过激光扫描共聚焦显微镜观察到的第一激子吸收峰位于595纳米的量子点对于细胞渗透的图。具体实施方式以下结合附图和本专利技术优选的具体实施例对本专利技术的内容作进一步地说明。所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1至10中所示，本方案中所述的一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法，所述方法的步骤为(1)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体，形成量子点单晶核；(2)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体形成量子点单晶壳；(3)在25℃～150℃的温度下使混合物反应时间为5～120分钟；(4)通过保持步骤(3)的混合物形成具有多面体形状的单晶核－单晶壳量子点；在本方案中所述的第II副族金属中至少包括锌、镉和汞三者之中任一种元素，所述的第VI主族非金属元素中至少包括硫、硒和碲三者中任一种元素；在本方案中所述步骤(3)中混合物的反应环境为发生在氮气气氛或氩气气氛中至少任一种惰性气体保护条件，所述步骤(3)中混合物的反应环境保持在等于或低于大气压条件下进行。在本方案中采用上述的单晶核/单晶壳量子点，所述的单晶核/单晶壳量子点用于生物医学和光子领域。在本方案中所述的生物医学为生物细胞和生物组织的荧光标记材料，所述的光子领域为光二极管(LED)和显示器件。具体实施例实施例1：本方案中所述的方法合成第一激子吸收峰在470纳米的核－壳量子点，如图2和图7中所示。其细节如下：首先，第VI主族前驱体溶液的制备。在一个厚壁的玻璃管中，用硼氢化钠(4毫摩尔)和脱气双蒸水(2mL)溶解碲粉末(1毫摩尔)。使用针头插入密封玻璃管的橡胶塞以释放压力。可以将溶液在冰水中搅拌。其次，第II副族前驱体溶液的制备。将巯基乙酸(TGA)(0.625毫摩尔)和镉盐(0.25毫摩尔)在50毫升去离子水中混合，通过加入1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法，其特征在于：所述方法的步骤如下(1)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体，形成量子点单晶核；(2)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体形成量子点单晶壳；(3)在25℃～150℃的温度下,混合物反应时间为5～120分钟；(4)通过控制步骤(3)的混合物，形成具有多面体形状的单晶核－单晶壳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方
法，其特征在于：所述方法的步骤如下
(1)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体，形成量
子点单晶核；
(2)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体形成量子
点单晶壳；
(3)在25℃～150℃的温度下,混合物反应时间为5～120分钟；
(4)通过控制步骤(3)的混合物，形成具有多面体形状的单晶核－
单晶壳量子点。
2.根据权利要求1中所述的制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量
子点荧光材料的方法，其特征在于：所述的第II副族金属中至少包
括锌、镉和汞三者之中任一种元素。
3.根据权利要求1中所述的制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量
子点荧光材料的方法，其特征在于：所述的第VI主族非金属元素中
至少包括硫、硒和碲三者中任一种元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓正涛，明天，向爱双，董和，
申请(专利权)人：武汉保丽量彩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42