制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品技术

本发明专利技术公开了一种制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品，涉及量子点材料制备技术领域。制备纳米量子点的方法包括以下步骤：将溶有对应目标产物离子/原子团/分子团的载体的高温熔体快速凝固，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体。采用上述方法制备得到的纳米量子点材料。纳米量子点材料在发光器件、光学生物标记、疾病检测、半导体或光电领域中的应用。以及包含纳米量子点材料的量子点制品。本发明专利技术解决了传统方法成本高，量子点产率低、粒径难以控制的问题。本发明专利技术方法利用高温熔体快速凝固方式制备纳米量子点，成本低、效率高、污染少，制备的量子点质量好，量子点尺寸小、离散度小、分布均匀，后期缺陷少、稳定性好。

Preparation of nano quantum dots, nano quantum dots, applications and quantum dot products

The invention discloses a method for preparing nano quantum dots, nano quantum dots materials, applications and quantum dot products, and relates to the field of quantum dot material preparation technology. The method of preparation of nano quantum dots consists of the following steps: fast solidification of high temperature melt which is dissolved in the carrier of the target product ion / atomic mass / molecular mass, and the carrier of nanoscale quantum dots inlaid with the target product is obtained. The nano quantum dots materials prepared by the above method are used. Applications of nano quantum dots in luminescent devices, optical biomarkers, disease detection, semiconductor or optoelectronics. And quantum dot products containing nano quantum dots. The invention solves the problems of high cost, low yield of quantum dots and difficult control of particle size. The method has low cost, high efficiency, low pollution, good quality of quantum dots, small quantum dots, small dispersion, uniform distribution, less defects and good stability in the later period.

【技术实现步骤摘要】
制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品
本专利技术涉及量子点材料制备
，具体而言，涉及一种制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品。
技术介绍
量子点(quantumdot)，又称为纳米晶，是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。一般认为，量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子限域效应(quantumconfinementeffect)显著，其分立的量子能级结构，受激后可以发射荧光。另外，量子点的纳米尺度使得其表面原子所占的比例远远高于块体物质，表面缺陷效应较大。基于这些量子效应，量子点在发光器件，光学生物标记，半导体等领域具有广泛的应用前景。特别是量子点发光具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性，是一种理想的荧光材料。同时，量子点在热学、电磁性、化学及催化、力学等方面的特性，也使得它在许多领域有广泛的应用。目前量子点的制备方法主要有物理方法和化学方法，以化学方法为主：包括采用胶体化学的方法在有机体系中合成和水热法合成。量子点的研究是20世纪90年代最早从镶嵌在玻璃中的CdSe量子点开始的。1993年，Bawendi等第一次使用二甲基镉(Cd(CH3)2)、三辛基硒化膦(SeTOP)作为前体，三辛基氧化膦(TOPO)作为配位溶剂，合成了高效发光的硒化镉(CdSe)量子点，再加入过量甲醇，通过离心分离得到CdSe纳米颗粒，其量子产率约为10％。碳量子点(CQDs或CDs)同样具有荧光效应及其他量子效应，相对于金属量子点而言，碳量子点无毒，对环境的危害小。目前报道的制备碳量子点的方法很少，制备具有荧光性质的碳量子点的方法有：高温高压切除法，即利用激光从碳纳米管切下得直径小于5nm碳量子点；蜡烛燃烧法，即通过收集和酸处理蜡烛灰，得到表面具有羧基和羟基的亲水性碳量子点，直径约1nm；电化学扫描法，即在乙腈和四丁基高氯酸铵支持电解质中，通过电化学循环伏安扫描，使四丁基高氯酸铵进入碳纳米管间隙，从碳纳米管的缺陷处剥落下碳量子点(直径约2.8nm)；水热合成法，即选择葡萄糖、柠檬酸、香蕉汁等有机碳源一步法水热合成。上述方法都存在成本高、量子产率低、粒径难以控制的问题。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种制备纳米量子点的方法，该方法利用高温熔体快速凝固方式制备纳米量子点，成本低、效率高、污染少，制备的量子点质量好，粒径小、分布窄。本专利技术的目的之二在于提供一种采用上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料，可以直接得到镶嵌有纳米量子点的载体材料，量子点尺寸小、离散度小、分布均匀、质量好，也可通过后续处理得到高纯度量子点粉体或具有核壳等特殊结构的纳米量子点材料，方便后续使用。本专利技术的目的之三在于提供上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料在光电器件、生物标记或半导体领域中的应用。本专利技术的目的之四在于提供包含上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料的量子点制品。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，提供了一种制备纳米量子点的方法，包括以下步骤：将溶有对应目标产物离子/原子团/分子团的载体的高温熔体快速凝固，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，目标产物离子/原子团/分子团是通过对应目标产物前体在高温熔体中反应和/或热裂解得到的。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，制备纳米量子点的方法，包括以下步骤：(a)提供载体加热形成高温熔体作为溶剂；(b)提供对应目标产物前体在高温熔体中反应和/或热裂解得到形成目标产物目标产物所需的离子/原子团/分子团作为溶质溶于熔体；(c)将熔体快速凝固，溶质或溶质的反应物短时间过饱和析出，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体；任选地洗去载体并采用分散手段，得到目标产物纳米量子点。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述目标产物包括无机非金属单质、金属或无机化合物；优选地，所述目标产物纳米量子点包括单质量子点、二元化合物量子点或三元化合物量子点；优选地，所述载体包括水溶性的或易溶于酸碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物、金属和合金中的一种或至少两种的组合；优选地，所述载体包括易溶于水或易溶于酸碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物、金属或合金，进一步优选地包括NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4、NaOH、KOH、玻璃粉、石英砂、金属Sn、金属Ni、金属Cu、金属Fe、金属Au、金属Ag、金属Bi、金属In或金属Ga中的一种或至少两种的组合；优选地，快速凝固包括加压喷雾、高压气体喷雾、离心喷雾或超声波雾化中的一种或至少两种雾化方式的组合；优选地，在雾化的同时通过冷媒、减压或强制对流方式辅助降温。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，对应目标产物前体是通过将对应目标产物或目标产物的相关组分有机化得到的；优选地，采用水洗和/或酸碱洗去载体并采用分散手段，得到目标产物纳米量子点；进一步优选地，分散手段包括加入分散剂和/或超声波分散手段；再进一步优选地，加入改性剂和/或钝化剂以修饰目标产物纳米量子点。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，制备纳米量子点的方法还包括：得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体后将载体二次加热形成高温熔体，保持纳米量子点在熔体中均匀分散，加入改性剂和/或钝化剂以修饰目标产物纳米量子点；再将熔体快速凝固得到镶嵌有修饰的目标产物纳米量子点的载体，或直接倒入模具冷却成型。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，载体加热至450-1500℃，优选450-600℃，或750-900℃，或1000-1200℃，形成载体高温熔体；优选地，将对应目标产物前体均匀混于载体中，加热至450-1500℃，反应和/或热裂解后得到溶有对应目标产物离子/原子团/分子团的载体的高温熔体；优选地，对应目标产物前体与载体高温熔体的质量比为(0.01-1):(99-99.99)，优选(0.1-0.5):(99.5-99.9)。第二方面，提供了一种上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料；优选地，所述纳米量子点材料包括包含纳米量子点的粉体、溶液或成型体。第三方面，提供了一种上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料在光电器件、生物标记或半导体领域中的应用。第四方面，提供了一种包含上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料的量子点制品。与已有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术制备量子点的方法是通过将溶有目标产物离子/原子团/分子团的熔体进行快速凝固，得到镶嵌于载体微粉中的目标产物纳米量子点。熔体中溶有目标物质离子/原子团/分子团，快速凝固时无法大量析出，结晶尺度小，并随着降温被冻结于原有的相对位置，从而形成所谓“葡萄干面包”结构，葡萄干即量子点。(2)本专利技术利用高温熔体快速凝固制备纳米量子点的方法技术线路简单，反应及热力学生长机制确切，可采用工业化的快速凝固设备，设备投资小、单位产量高、反应生长迅速，从而成本低、效率高、污染少，可连续化生产。制备得到的量子点尺寸小、分布窄，质量好。而且本专利技术的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备纳米量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：将溶有对应目标产物离子/原子团/分子团的载体的高温熔体快速凝固，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体。

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：将溶有对应目标产物离子/原子团/分子团的载体的高温熔体快速凝固，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体。2.按照权利要求1所述的制备纳米量子点的方法，其特征在于，所述目标产物离子/原子团/分子团是通过对应目标产物前体在高温熔体中反应和/或热裂解得到的。3.按照权利要求1所述的制备纳米量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)提供载体加热形成高温熔体作为溶剂；(b)提供对应目标产物前体在高温熔体中反应和/或热裂解得到形成目标产物所需的离子/原子团/分子团作为溶质溶于熔体；(c)将熔体快速凝固，溶质或溶质的反应物短时间过饱和析出，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体；任选地洗去载体并采用分散手段，得到目标产物纳米量子点。4.按照权利要求1-3任一项所述的制备纳米量子点的方法，其特征在于，所述目标产物包括无机非金属单质、金属或无机化合物；优选地，所述目标产物纳米量子点包括单质量子点、二元化合物量子点或三元化合物量子点；优选地，所述载体包括水溶性的或易溶于酸碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物、金属或合金中的一种或至少两种的组合；优选地，所述载体包括易溶于水或易溶于酸碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物、金属或合金，进一步优选地包括NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4、NaOH、KOH、玻璃粉、石英砂、金属Sn、金属Ni、金属Cu、金属Fe、金属Au、金属Ag、金属Bi、金属In或金属Ga中的一种或至少两种的组合；优选地，快速凝固包括加压喷雾、高压气体喷雾、离心喷雾或超声波雾化中的一种或至少两种雾化方式的组合；优选地，在雾化的同时通过冷媒、减压或强制对流方式辅助降...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭阳，
申请(专利权)人：孙旭阳，
类型：发明
国别省市：浙江,33