一种纳米晶体及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米晶体及其合成方法。所述纳米晶体的合成方法包括：提供包含量子点核的反应体系；于所述反应体系中加入硫属化合物和阳离子，从而在量子点核上包覆壳层，形成具有核壳结构的纳米晶体。本发明专利技术在量子点核上生长含硫壳层，并以硫属化合物取代三辛基膦硫(TOPS)和三丁基膦硫(TBPS)，可避免使用昂贵的三丁基硫(TBP)和三辛基膦(TOP)为配体，且避免了配置TOPS及TBPS所需时间和能耗，降低了成本及溶剂使用量，还使产物的荧光波段控制简单，合成工艺简单，适合规模化生产，尤为适应目前量子点产业化的各方面需求。本发明专利技术所获纳米晶体尺寸均一，单分散性较好，发射波长可调控，量子效率高。

A kind of nanocrystalline and its synthesis method

The invention discloses a nanocrystal and a synthesis method thereof. The synthesis method of the nanocrystals includes: providing a reaction system comprising a quantum dot core; adding chalcogenide compounds and cations to the reaction system, thereby coating the shell on the quantum dot core to form a nanocrystal with a core-shell structure. The invention grows a sulfur-containing shell on the quantum dot core and replaces trioctylphosphine sulfur (TOPS) and tributylphosphine sulfur (TBPS) with chalcogenides, avoids using expensive tributylsulfur (TBP) and trioctylphosphine (TOP) as ligands, avoids the time and energy consumption required to configure TOPS and TBPS, reduces the cost and solvent usage, and also makes the fluorescence band control of the product simple, and the synthesis process simple. It is suitable for large-scale production, especially for all aspects of the current needs of quantum dot industrialization. The nanocrystals obtained by the invention have uniform size, good monodispersity, adjustable emission wavelength and high quantum efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶体及其合成方法
本专利技术涉及纳米材料制备
，具体的涉及一种纳米晶体及其合成方法。
技术介绍
纳米技术在过去的几十年中迅速发展，而量子点更是其中出类拔萃的一个，高质量的量子点发光性能优异，吸收带窄，发射峰窄，亮度高，在发光二极管，显示，照明等方面有着巨大的作用。自上世纪80年代起，由于制备方法的限制，量子点的性能并没有完全展示出，直到90年代有机相合成体系的出现让量子点的发展往前跨了一大步。在紧接着的20年内，不同结构的量子点，不同组分的量子点等相继问世，并且如CdSe等量子点在显示、照明、医学检测上有了很大的应用。随着世界能源危机的加重，合成绿色、高质量、低能耗、低成本的量子点成为材料学家们一致最求的目标。在现有传统的合成方法中，为了提高量子点的稳定性和保护量子点核的作用，都会在量子点外包裹壳层，由于ZnS的带隙较宽，与绝大多说量子点匹配。其成为了必不可少的壳层。但是在生长ZnS层过程中，为了提高S的浓度和活性，不得不引入三辛基膦或三丁基膦作为载体，需将S粉融入到三辛基膦(TOP)或三丁基膦(TBP)内。这大大的提高了量子点的制备成本和量子点制备的步骤。影响了量子点规模化生产及其终端产品的平民化进程。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种纳米晶体及其合成方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种纳米晶体的合成方法，包括：提供包含量子点核的反应体系；于所述反应体系中加入硫属化合物和阳离子，从而在量子点核上包覆壳层，形成具有核壳结构的纳米晶体。本专利技术实施例还提供一种纳米晶体，其由前述任一项所述方法合成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术在II-VI、III-V、I-III-VI和I-VI量子点核外，生长含硫壳层，以硫属化合物取代三辛基膦硫(TOPS)和三丁基膦硫(TBPS)，避免使用昂贵的三丁基硫(TBP)和三辛基膦(TOP)为配体。同时，无需再通过加热超声等办法将硫与TOP及TBP配位，避免了TOPS及TBPS配置的时间和能耗。(2)本专利技术所得纳米晶体的尺寸较为均一，尺寸为3～15nm，单分散性较好，发射波长可调控。其中Cd类纳米晶体的半峰宽小于25nm，量子效率可大于90％。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一中纳米晶体的谱图；图2是本专利技术实施例二中纳米晶体的谱图；图3是本专利技术实施例三中纳米晶体的谱图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利提出一种新的生长含硫化合物的方法，巧妙的取代三辛基膦硫(TOPS)和三丁基膦硫(TBPS)，降低了量子点制备成本，简化了合成步骤。本专利技术实施例提供的一种纳米晶体的合成方法，包括：提供包含量子点核的反应体系；于所述反应体系中加入硫属化合物和阳离子，从而在量子点核上包覆壳层，形成具有核壳结构的纳米晶体。在一些实施方案中，所述量子点核包括II-VI、III-V、I-III-VI和I-VI量子点中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述量子点核包括CdSe、CdS、CdSeS、CdZnSeS、In(Zn)P、ZnSe、CuInS、CuInSe、CuInZnS、CuInZnSe和CdTe中的任意一种或两种以上的组合。在一些具体实施方案中，对于II-VI、III-V、I-III-VI和I-VI量子点的制备可参考业界已知的方法，例如，可参考文献MappingtheOpticalPropertiesofCdSe/CdSHeterostructureNanocrystals：TheEffectsofCoreSizeandShellThickness等。例如，CdZnSe量子点的制备方法包括：使包含有油酸镉、油酸锌和溶剂的混合反应体系于100～130℃反应30min～2h，之后于300～310℃加入Se-ODE反应10～30min，形成CdZnSe量子点。其中，溶剂包括十四烯、十五烯、十六烯、十七烯、十八烯、十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、二十三烷、二十四烷和液体石蜡中的至少一种，但不限于此。其中，油酸镉与油酸锌的摩尔比为1∶1～1∶30。镉源包括羧酸镉，其中羧酸镉包括油酸镉、十七酸镉、十六酸镉、十五酸镉、十四酸镉、十二酸镉、十酸镉、壬酸镉和硬脂酸镉等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。在一些实施方案中，所述阳离子包括Cd2+、Zn2+和In3+中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述壳层包括ZnS、ZnSe、ZnSeS、CdS、CdZnSe、CdZnS、In2S3和InZnS中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，包括以下步骤：(1)提供包含量子点核的反应体系；(2)于250～320℃，向所述反应体系中滴加硫属化合物和第一阳离子源，反应1-60min，得到包覆有第一壳层的纳米晶体；(3)于150～300℃，向步骤(2)所获反应体系中滴加硫属化合物和第二阳离子源，反应1-60min，得到包覆有第二壳层的纳米晶体。在一些较为优选的实施方案中，所述步骤(1)与步骤(2)之间还包括：于200～320℃，向反应体系中滴加锌源和硒源，反应1-30min，得到包覆有ZnSe壳层的纳米晶体。在一些实施方案中，所述硒源包括硒粉、二氧化硒、三辛基膦硒、三丁基膦硒、硒油胺溶液、二氧化硒油胺溶液、硒的十四烯溶液、硒的十五烯溶液、硒的十六烯溶液、硒的十七烯溶液、硒的十八烯溶液、硒醇、二硒化物、硒脲、硒醚、硒代酸酯、硒代酰胺、硒吩和硒唑中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述硫属化合物包括三异丁基硫膦、三异辛基硫膦、二(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸、二(2，4，4-三甲基戊基)一硫代次膦酸和二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代次膦酸中的任意一种或两种以上的组合。在一些较为优选的实施方案中，所述硫属化合物中三异丁基硫膦、三异辛基硫膦、二(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸、二(2，4，4-三甲基戊基)一硫代次膦酸和二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代次膦酸的摩尔比为(0～1)∶(0～1)∶(0～1)∶(0～1)∶(0～1)。其中不能全部为0。在一些实施方案中，所述反应体系中包括配位溶剂和/或非配位溶剂。进一步地，所述配位溶剂包括碳原子数量≥5的饱和或不饱和脂肪酸和/或碳原子数量≥6的饱和或不饱和胺类。进一步地，所述非配位溶剂包括碳原子数量≥10的烷烃类、烯烃类、醚类和芳香族化合物中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供由前述任一项方法合成的纳米晶体。在一些实施方案中，所述纳米晶体的尺寸为3-15nm。该纳米晶体的尺寸较为均一，尺寸为3～15nm，单分散性较好，发射波长可调控。其中Cd类纳米晶体的半峰宽小于25nm，量子效率可大于90％。以下通过实施例并结合附图进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米晶体的合成方法，其特征在于包括：提供包含量子点核的反应体系；于所述反应体系中加入硫属化合物和阳离子，从而在量子点核上包覆壳层，形成具有核壳结构的纳米晶体。

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶体的合成方法，其特征在于包括：提供包含量子点核的反应体系；于所述反应体系中加入硫属化合物和阳离子，从而在量子点核上包覆壳层，形成具有核壳结构的纳米晶体。2.根据权利要求1所述的纳米晶体的合成方法，其特征在于：所述量子点核包括II-VI、III-V、I-III-VI和I-VI量子点中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述量子点核包括CdSe、CdS、CdSeS、CdZnSeS、In(Zn)P、ZnSe、CuInS、CuInSe、CuInZnS、CuInZnSe和CdTe中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述阳离子包括Cd2+、Zn2+和In3+中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述壳层包括ZnS、ZnSe、ZnSeS、CdS、CdZnSe、CdZnS、In2S3和InZnS中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的纳米晶体的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提供包含量子点核的反应体系；(2)于250～320℃，向所述反应体系中滴加硫属化合物和第一阳离子源，反应1-60min，得到包覆有第一壳层的纳米晶体；(3)于150～300℃，向步骤(2)所获反应体系中滴加硫属化合物和第二阳离子源，反应1-60min，得到包覆有第二壳层的纳米晶体。4.根据权利要求3所述的纳米晶体的合成方法，其特征在于，所述步骤(1)与步骤(2)之间还包括：于200～320℃，向反应体系中滴加锌源和硒源，反应1-30min，得到包覆有ZnSe壳层的纳米晶体。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，张孟，李霞，
申请(专利权)人：嘉兴纳鼎光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33