核壳量子点制备方法、量子点光电器件技术

本发明专利技术公开了核壳量子点制备方法以及量子点光电器件。其中，核壳量子点制备方法，包括以下步骤：提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，第二量子点的平均粒径小于第一量子点的平均粒径；混合第一量子点、第二量子点、配体以及第一溶液形成反应体系，在反应体系中，第二量子点逐渐溶解，第二量子点的溶解产物在第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。本发明专利技术核壳量子点的合成步骤简单，反应时间短，重复性好，有利于大规模生产核壳量子点，同时也有利于获得单分散性好的核壳量子点。

Preparation of core-shell quantum dots and quantum dot optoelectronic devices

The invention discloses a core-shell quantum dot preparation method and a quantum dot photoelectric device. The core-shell quantum dot preparation method comprises the following steps: providing a first quantum dot, a second quantum dot, a ligand and a first solution containing aliphatic amine, wherein the average particle size of the second quantum dot is smaller than the average particle size of the first quantum dot; mixing the first quantum dot, the second quantum dot, the ligand and the first solution to form a reaction system, in the reaction system, the second quantum dot The core-shell QDs are prepared by the gradual dissolution of the second QDs and the growth of the dissolved products outside the first QDs. The core-shell quantum dot of the invention has simple synthesis steps, short reaction time and good repeatability, which is conducive to large-scale production of the core-shell quantum dot, and is also conducive to obtaining the core-shell quantum dot with good monodispersity.

【技术实现步骤摘要】
核壳量子点制备方法、量子点光电器件
本专利技术涉及量子点材料
，尤其涉及核壳量子点制备方法、量子点光电器件。
技术介绍
在纳米材料中，尺寸在量子限域范围内的溶液半导体纳米晶(溶液量子点)以其优异的光学性质，如荧光量子产率高、吸收带宽、发射峰窄、光学稳定性好，引起了科学界和工业界的广泛关注。在生物标记与成像、发光二极管、激光、量子点光伏器件等领域，量子点研究已经成为各自领域的热点之一。在显示(量子点背光源电视)、照明等影响人们日常生活的领域，量子点已经得到了实际应用。特别在显示领域，相比于有机荧光材料和无机荧光粉，量子点能够更加真实地还原图像色彩，实现全色域覆盖，进而提升画面的质感和立体感。作为一类新兴发光和光电材料，溶液量子点的合成化学至今是其发展的决定性因素。相比于单一组分的核量子点来说，核壳量子点具有更高的光学和化学稳定性。制备核壳量子点时，尤其在壳层生长过程中，需要解决两个关键的问题，一是尽可能地避免壳层前体的自成核，另一个是保证壳层前体在核量子点表面均匀地生长。2003年，本领域的研究人员提出了交替离子层吸附生长法(SILAR)在CdSe量子点上生长厚度可控的CdS壳层，也即：首先测定CdSe量子点的浓度，得到包覆每一层CdS所需的阴离子前驱体、阳离子前驱体的量，并将阴离子前驱体、阳离子前驱体交替加入，前驱体能够很好地吸附在量子点的表面，从而有利于抑制阴离子前驱体与阳离子前驱体的自成核现象。采用SILAR法后，核壳量子点形貌和尺寸分布都比较好，荧光半峰宽窄。但是SILAR法只适用于薄层核壳量子点的包覆，随着壳层的增加，每一层所需要的前驱体的量就会相应的增加，这样在包覆的过程中，阴离子前驱体与阳离子前驱体容易自成核。另外，前驱体浓度的增加会改变量子点的形貌，核壳量子点的形貌会向非球形转变。于是，本领域的研究人员在2007年进一步发展了热循环交替离子层吸附生长法(TC-SILAR)，即低温注入前驱体，降低前驱体的反应活性，使其很好的、均匀的吸附在量子点的表面，然后升高温度进行反应。采用这种方法，随着壳层厚度的增加，核壳结构依然保持球形形貌。此外，2013年，另一组研究人员发展了一种合成核壳量子点的方法，即在300℃下，利用油酸镉和辛硫醇作为形成CdS壳层的前驱体，合成了发射半峰宽很窄的CdSe/CdS核壳结构，荧光半峰宽处于单颗粒荧光的范围内，最窄达到了65.3meV，荧光量子产率接近100％。但是目前发展的各种核壳量子点的合成方法存在反应时间长、反应过程繁琐、成本高、能耗大等缺点，不利于核壳量子点的大规模生产。形成核层所需的前驱体的用量随着壳层厚度的增加越来越大，在壳层合成过程中，随着前驱体的不断加入，容易出现自成核，使得量子点的尺寸形貌单分散变差，荧光半峰宽变窄等现象，而且也很难进行一些复杂结构或者特殊结构量子点的合成。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种核壳量子点制备方法，解决壳层生长过程中的自成核现象，获得单分散性好的核壳量子点。根据本专利技术的一个方面，提供一种核壳量子点制备方法，包括以下步骤：提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，上述第二量子点的平均粒径小于上述第一量子点的平均粒径；混合上述第一量子点、上述第二量子点、上述配体以及上述第一溶液形成反应体系，在上述反应体系中，上述第二量子点逐渐溶解，上述第二量子点的溶解产物在上述第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。在其中一个实施例中，上述第一量子点为核量子点或核壳量子点，上述第二量子点为核量子点或核壳量子点。在其中一个实施例中，上述配体为三烷基膦，优选地，上述三烷基膦选自以下一种或多种：三丁基膦、三辛基膦。在其中一个实施例中，上述第一溶液中的上述脂肪胺的体积分数为25％～100％。在其中一个实施例中，上述脂肪胺为碳链长度8～22的饱和或不饱和伯胺。在其中一个实施例中，上述第一量子点的粒径与上述第二量子点的粒径之差不小于2nm，优选地，上述第一量子点的粒径为3nm～10nm，上述第二量子点的粒径为1nm～5nm。在其中一个实施例中，上述反应体系中，初始的上述第一量子点的浓度大于初始的上述第二量子点的浓度。在其中一个实施例中，与上述第一溶液混合前，上述第一量子点与上述第二量子点混合分散于溶剂中形成量子点混合溶液，上述量子点混合溶液中，上述第一量子点的浓度大于上述第二量子点的浓度，混合上述量子点混合液、上述配体以及上述第一溶液形成上述反应体系。在其中一个实施例中，使上述反应体系的温度保持在200℃～310℃，反应5min～30min。根据本专利技术的另一个方面，提供一种量子点光电器件，包括本专利技术前述方法制备得到的核壳量子点。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术核壳量子点的合成步骤简单，反应时间短，重复性好，有利于大规模生产核壳量子点；本专利技术的核壳量子点制备方法解决了壳层生长过程中的自成核现象，有利于获得单分散性好的核壳量子点，因此核壳量子点的荧光半峰宽较窄；本专利技术的核壳量子点制备方法可以获得荧光量子点产率高的核壳量子点；此外，本专利技术的核壳量子点制备方法具有良好的普适性，可用于不同类型核壳量子点的合成，也可以用于合成复杂结构的核壳量子点。附图说明图1出示了本申请的实施例1中CdS、CdSe以及CdSe/CdS量子点的电镜图。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术提供一种核壳量子点制备方法，包括以下步骤：提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，第二量子点的平均粒径小于第一量子点的平均粒径；混合第一量子点、第二量子点、配体以及第一溶液形成反应体系，在反应体系中，第二量子点逐渐溶解，第二量子点的溶解产物在第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。上述技术方案中，第一量子点为待包覆壳层的量子点，第二量子点用于提供壳层生长所需的材料。现有技术中，生长壳层时，通常是向包含量子点的溶液中加入阳离子前驱体以及阴离子前驱体，壳层包覆反应过程中，阳离子前驱体和阴离子前驱体容易自成核，这也是导致现有技术制得的核壳量子点单分散性差的原因。而本专利技术中，用于生长壳层的材料先形成尺寸较小的第二量子点，然后将尺寸较小的第二量子点与尺寸较大的第一量子点于溶液中混合，在一定的条件下，第二量子点在溶液中发生溶解，溶解的产物能够在第一量子点外生长形成壳层，制得的核壳量子点单分散性好、荧光半峰宽窄。第二量子点在溶液中溶解的原理与Ostwald熟化现象中小尺寸颗粒溶解的原理类似。Ostwald熟化是指溶质中较小的结晶或颗粒溶解并再次沉积到较大型的结晶或颗粒上。本专利技术在溶液中人为地提供小尺寸的第二量子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳量子点制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，所述第二量子点的平均粒径小于所述第一量子点的平均粒径；混合所述第一量子点、所述第二量子点、所述配体以及所述第一溶液形成反应体系，在所述反应体系中，所述第二量子点逐渐溶解，所述第二量子点的溶解产物在所述第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种核壳量子点制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，所述第二量子点的平均粒径小于所述第一量子点的平均粒径；混合所述第一量子点、所述第二量子点、所述配体以及所述第一溶液形成反应体系，在所述反应体系中，所述第二量子点逐渐溶解，所述第二量子点的溶解产物在所述第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。2.根据权利要求1所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，所述第一量子点为核量子点或核壳量子点，所述第二量子点为核量子点或核壳量子点。3.根据权利要求1所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，所述配体为三烷基膦，优选地，所述三烷基膦选自以下一种或多种：三丁基膦、三辛基膦。4.根据权利要求1所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，所述第一溶液中的所述脂肪胺的体积分数为25％～100％。5.根据权利要求1所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，所述脂肪胺为碳链长度8～22的饱和或不饱和伯胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健海，蔡祥周，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33