合成半导体发光纳米棒的方法以及流动反应器技术

本发明专利技术公开了一种合成纤锌矿型CdSe晶种的方法，包括：制备含有有机膦酸镉和硒前体的单一反应混合物，该混合物在室温下为均相液体；泵送所述反应混合物通过流动反应器的热区，以合成具有可控制的发射波长，尺寸分布小，发射带半峰全宽窄的纤锌矿型CdSe晶种。该方法提供了高质量的CdSe种子，该种子进一步被用于制备具有非常好的可重现PL特性的量子棒，包括高的光致发光量子产率和在500

【技术实现步骤摘要】
合成半导体发光纳米棒的方法以及流动反应器


[0001]本申请涉及一种半导体发光纳米棒CdSe/Cd
x
Zn
(1
‑
x)
Se
y
S
(1
‑
y)
的方法以及流动反应器，属于量子棒的合成和反应 装置领域。

技术介绍

[0002]现有技术1，Hongwei Yang,Weiling Luan,Shan
‑
tung Tu,Zhiming M Wang；Crystal Growth and Design 2009,9,1569.这项工作描述了使用两种独立制备的前体溶液在流动中合成发光的CdSe纳米晶体的方法，将其泵 入对流混合器中，然后进入蛇形微通道的热区，浸入预热和热稳定的油中。所描述的方法的能力(流速)是有限 的，因为使用大长度的微通道进行操作需要微流量(<10ml/h)。此外，为制备发射绿色光的量子点，需要对反应 混合物进行高稀释(约10倍)，从而大大降低了该方法的生产率。此外，考虑到合成高结晶纤锌矿CdSe种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.合成纤锌矿型CdSe晶种的方法，包括：
–
制备含有有机膦酸镉和硒前体的单一反应混合物，该混合物在室温下为均相液体；
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泵送所述反应混合物通过流动反应器的热区，以合成纤锌矿型CdSe晶种。2.根据权利要求1所述的方法，其中为了均匀溶解Cd和硒前体，使用含有通式为的化合物作为溶剂；其中，R1，R2，R3是通式为C
n
H
2n+1
的烷基；n独立地为1至30范围内的任意值；或其中，R1，R2，R3独立地为总长度在4至22个碳原子范围内的碳链，包含一个或多个双键；优选地，其中有机膦酸镉是烷基或烯基膦酸镉，其中烷基是直链或支链的C
n
H
2n+1
基团，n在3至30的范围内；或烯基独立地为总长度为4至22个碳原子范围内的碳链，包含一个或多个双键；优选地，其中，所述硒前体通过将元素Se溶解在含有通式的化合物中而得到，其中，R1，R2，R3独立地为具有通式为C
n
H
2n+1
的烷基；n为1到30的范围内的任意值；或其中，R1，R2，R3独立地为总长度在4至22个碳原子范围内的碳链且包含两个或多个双键；优选地，所述反应混合物的泵送是通过配备有阀且流量可控的无脉冲高压活塞泵来进行的；优选地，其中，所述泵在不小于10巴的最大背压下提供不小于10ml/min的最大流速，并且所述流速的精度不超过2％；优选地，所述CdSe晶种的发射波长在480nm
‑
620nm范围内，发射带的FWHM小于35nm；优选地，其中，所述流动反应器包括具有连续流动通道的顺序连接的单元，其中至少一个单元是能够将反应混合物加热至400℃的加热单元，并且至少一个单元是冷却单元；优选地，所述加热单元包括第一加热单元、第二加热单元和第三加热单元；所述第一加热单元的加热温度为365～400℃，所述第二加热单元的加热温度为320～350℃，所述第三加热单元的加热温度为320～350℃；优选地，所述加热单元包括至少两个连续且独立可控的加热腔室，所述加热腔室成核和生长的停留时间之比应在1:10到1：1的范围内；优选地，所述加热单元中的腔体结构构造为使其内反应混合物均匀流动；优选地，所述每个加热腔室形成有加热流路并设有温度传感器和温度控制单元，使所述每个加热腔室中被控制在不同的温度；优选地，其中，所述流动反应器的至少一单元具有入口和出口的腔室，并且所述腔室被惰性填料紧密地填充；
优选地，其中所述惰性填料是由耐腐蚀金属或其合金，或氧化铝，二氧化硅，或碳化硅，或石墨或金刚石制成的微粒；优选地，所述惰性填料是无孔材料；优选地，其中，所述惰性填料由良好的导热金属制成，并镀有化学惰性金属的薄层；优选地，其中，所述良好的导热金属是铜，并且化学惰性的金属是镍或其合金；优选地，至少一个加热腔室为柱型腔室，装有40
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100μm尺寸Ti球的空柱；优选地，其中，所述流动反应器包括具有连续流动通道的顺序连接的单元，所述单元包括加热单元和冷却单元；优选地，至少一个单元是能够将反应混合物加热至400℃的加热单元，并且至少一个单元是冷却单元；至少一个流动反应器的单元包括内部具有连续的空微通道的金属块，所述空通道与入口和出口连接；优选地，其中，所述金属块由耐腐蚀金属或其合金制成；优选地，其中，所述耐腐蚀金属选自以下之一：镍，不锈钢，铌，钼，钛或它们的合金；优选地，其中，所述金属块由良好的传热金属制成，并且所述金属块内部的微通道的表面镀有耐腐蚀金属或其合金的薄层；优选地，其中，所述良好的传热金属是铜，并且所述耐腐蚀金属是镍或其合金；优选地，其中，通过3D金属印刷技术在所述金属块内部形成连续的微通道；优选地，其中，微通道包括同轴移位的多个微板或微螺旋插入物，所述微板或微螺旋插入物顺序地具有左旋或右旋螺旋度，从而提供流动的可替代的径向扭曲；优选地，其中，所述金属块由上基板和下基板盖合在一起构成，其中一基板形成所述微通道，另一基板覆盖在所述另一基板上密封所述微通道；优选地，其中所述微通道具有锯齿形的周期性形状；优选地，其中，所述微通道包括多个周期性的发散和汇聚的子流道；优选地，其中，将泵送所述反应混合物通过流动反应器的热区的流速控制在0.1ml/min至1000ml/min的范围内；优选地，所述反应混合物在所述热区中停留的时间为0.1至60s；优选地，所述流动反应器包括冷却单元和加热单元，所述冷却单元设有冷却器以快速冷却反应混合物，从而中止CdSe晶种的生长；优选地，所述冷却器是采用金属材料制成的热交换器，所述加热单元最后一个加热腔室的出口管连通冷却器冷却管入口，所述冷却管缠绕在冷却器主体上，所述冷却主体中流动有循环冷却液；优选地，所述流动反应器在冷却单元之后进一步包括检测系统；所述检测系统包括荧光检测器；优选地，所述荧光检测器来对过程进行原位监控和快速反馈，以调节热区中的流速或温度。3.合成半导体发光纳米棒CdSe/Cd
x
Zn
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x)
Se
y
S
(1
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y)
的方法，包括：由权利要求1或2所述的方法合成的所述CdSe晶种合成半导体发光纳米棒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从纤锌矿型晶体的CdSe晶种流化合成半导体发光纳米棒CdSe/CdxZn
(1
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x)
SeyS
(1
‑
y)
，无需中间纯化CdSe晶种；优选地，其中在合成半导体发光纳米棒之前，从反应混合物中纯化所制备的CdSe种子；优选地，其中所述半导体发光纳米棒在流动反应器中合成；优选地，其中所述半导体发光纳米棒在间歇反应器中合成。5.一种合成半导体发光纳米棒CdSe/Cd
x
Zn
(1
‑
x)
Se
y
S
(1
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y)
的流动反应器，其特征在于，所述流动反应器包括具有连续流...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆，
申请(专利权)人：珠海市柔美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：