核壳量子点及其制备方法技术

本申请涉及一种核壳量子点及其制备方法。该核壳量子点的制备方法包括如下步骤：提供硅量子棒；在所述硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，得到核壳量子点。本申请通过在硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，这样得到的核壳量子点包括硅量子棒和包覆在硅量子棒表面的无镉半导体壳层，该制备方法得到无镉材料的核壳量子点消除了后续应用方面的重金属污染危害，同时提高了核壳量子点整体的生物亲和度和利用度，扩大了应用领域；而且无镉半导体壳层的包覆，不仅提高了硅量子点的耐氧化性，而且提高了其稳定性，因此具有很好的发光性能，可以促进其在后续发光器件中的应用。在后续发光器件中的应用。在后续发光器件中的应用。

【技术实现步骤摘要】
核壳量子点及其制备方法


[0001]本申请属于纳米材料
，具体涉及一种核壳量子点及其制备方法。

技术介绍

[0002]量子点(QD)已经成为新一代荧光显示纳米材料，其光学性能可以通过人为控制其中的离子以及表面配体而得到调整。传统的量子点经常含有有毒的重金属镉，由于镉在纳米材料中广泛使用以及其自身长半衰期的特点，使得无镉量子点成为纳米材料瞩目的焦点。然而，目前无镉量子点种类及其制备工艺有限。
[0003]因此，相关技术有待改进。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种核壳量子点及其制备方法，旨在解决如何提供更多无镉量子点的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]本申请一方面提供一种核壳量子点的制备方法，包括如下步骤：
[0007]提供硅量子棒；
[0008]在所述硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，得到核壳量子点。
[0009]本申请提供的核壳量子点的制备方法，直接在硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，这样得到的核壳量子点包括硅量子棒和包覆在硅量子棒表面的无镉半导体壳层。本申请通过制备无镉材料的核壳量子点替代传统含镉量子点材料，消除了后续应用方面的重金属污染危害，同时提高了核壳量子点整体的生物亲和度和利用度，扩大了应用领域。而且无镉半导体壳层的包覆，不仅提高了硅量子点的耐氧化性，而且提高了其稳定性，因此具有很好的发光性能，可以促进其在后续发光器件中的应用。
[0010]本申请另一方面提供一种核壳量子点，包括硅量子棒和包覆在所述硅量子棒表面的无镉半导体壳层。
[0011]本申请提供的核壳量子点是以硅量子棒为核、无镉半导体壳层为壳的核壳量子点，这样的核壳量子点，不仅没有镉重金属污染危害，而且通过硅材料提高了核壳量子点整体的生物亲和度和利用度，扩大了应用领域；同时硅量子棒表面通过无镉半导体壳层的包覆，不仅提高了硅量子点的耐氧化性，而且提高了其稳定性，因此这样的核壳量子点具有很好的发光性能，可以促进其在后续发光器件中的应用。
附图说明
[0012]图1是本申请实施例的核壳量子点的制备方法流程示意图；
[0013]图2是本申请实施例制备的核壳量子点的发光检测效果图。
具体实施方式
[0014]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0015]一方面，本申请实施例提供了一种核壳量子点的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
[0016]S01：提供硅量子棒；
[0017]S02：在所述硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，得到核壳量子点。
[0018]本申请提供的核壳量子点的制备方法，直接在硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，这样得到的核壳量子点包括硅量子棒和包覆在硅量子棒表面的无镉半导体壳层。本申请通过制备无镉材料的核壳量子点替代传统含镉量子点材料，消除了后续应用方面的重金属污染危害，同时提高了核壳量子点整体的生物亲和度和利用度，扩大了应用领域。而且无镉半导体壳层的包覆，不仅提高了硅量子点的耐氧化性，而且提高了其稳定性，因此具有很好的发光性能，可以促进其在后续发光器件中的应用。
[0019]本申请提供的核壳量子点的制备方法，以硅量子棒为核进行无镉半导体壳层生成，棒状结构的硅量子棒可以将因核壳材料的晶格差异带来的压力释放至壳层中，从而能使核壳界面晶格不会出现失配，使该核壳量子点能稳定存在。
[0020]在一些实施例中，上述步骤S01中的所述硅量子棒的制备方法包括如下步骤：
[0021]S011：提供金纳米粒子；
[0022]S012：将硅前驱体和所述金纳米粒子加入到温度≥350℃的溶剂中，在所述金纳米粒子上方向性生长硅量子棒，得到Au
‑
Si纳米棒；
[0023]S013：将所述Au
‑
Si纳米棒进行清洗处理，得到所述硅量子点棒。
[0024]本申请通过将硅前驱体材料和金纳米粒子加入到高温(≥350℃)的溶剂中进行反应，该硅前驱体材料在高温下断键形成Si的单体分子结构(monomer)，生成的硅单体沿着Au纳米粒子方向性生长硅纳米棒，此时金纳米粒子还结合在硅量子棒末端，因此得到的是Au
‑
Si纳米棒，后续进行清洗将硅量子棒末端的Au清洗掉，从而可以得到纯净的硅量子棒。
[0025]具体地，通过金纳米粒子催化粒子和反应溶液接触面表面的硅前驱体(例如丙硅烷trisilane)的降解，而获得Si单体；由于Si单体在溶液体系中有限的溶解性导致局部过饱和，从而诱导了其在金纳米粒子表面晶体化生长，在生长过程中，首先晶体化的Si与金纳米粒子的接触点为局部唯一被激活的接触面，从而可以导致后续Si生长为单向性，从而形成硅量子棒末端结合金纳米粒子的是Au
‑
Si纳米棒。
[0026]上述硅量子棒的制备方法中，金纳米粒子可以通过还原金离子得到。具体地，可以将四辛基溴化铵(TOAB)和四氯金酸溶液混合，然后加入还原剂进行还原反应，得到金纳米粒子。该过程中，四辛基溴化铵为相转换剂；进一步地，在将四辛基溴化铵和四氯金酸溶液混合的过程中，可以加入长链硫醇(如C10
‑
20的硫醇)以稳定后续还原生成的金纳米粒子。在一实施例中，该金纳米粒子的合成步骤包括：向搅拌中的TOAB
‑
甲苯溶液中快速注入四氯金酸三水合物的去离子水溶液，获得乳状液，然后通过分液漏斗分离出含金离子的乳状液并加入长链硫醇；向上述乳状液中缓慢注入NaBH4进行还原反应获得金纳米粒子；经过多次溶剂
‑
反溶剂清洗获得纯净金纳米粒子。
[0027]在上述硅量子棒的制备方法中，将硅前驱体和所述金纳米粒子加入到温度≥350℃的溶剂中的步骤包括：先将所述金纳米粒子分散在烷基胺中，得到金纳米粒子分散液，然后将所述金纳米粒子分散液和所述硅前驱体加入到所述溶剂中。
[0028]在一些实施例中，所述硅前驱体选自丙硅烷和丁硅烷中的至少一种，上述硅前驱体断裂可以形成硅单体。进一步地，所述溶剂选自三辛基膦和三辛胺中的至少一种，上述溶剂均为高沸点溶剂，因此在高温下不易挥发，为金纳米粒子上方向性生长硅量子棒提供稳定环境。进一步地，溶剂的温度为350
‑
450℃，即将硅前驱体和金纳米粒子加入到温度为350
‑
450℃的溶剂中，进行方向性生长硅量子棒，得到Au
‑
Si纳米棒。
[0029]将得到所述Au
‑
Si纳米棒进行清洗处理的步骤包括：先将Au
‑
Si纳米棒加入氯仿和王水(是浓盐酸HCl和浓硝酸HNO3按体积比为3:1组成的混合物)，然后萃取处理。具体地，将Au
‑
Si纳米棒首先溶解在氯仿中，再与王水混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供硅量子棒；在所述硅量子棒表面生长无镉半导体壳层，得到核壳量子点。2.如权利要求1所述的核壳量子点的制备方法，其特征在于，所述硅量子棒的制备方法包括如下步骤：提供金纳米粒子；将硅前驱体和所述金纳米粒子加入到温度≥350℃的溶剂中，在所述金纳米粒子上方向性生长硅量子棒，得到Au
‑
Si纳米棒；将所述Au
‑
Si纳米棒进行清洗处理，去除金纳米粒子，得到所述硅量子点棒。3.如权利要求2所述的核壳量子点的制备方法，其特征在于，将硅前驱体和所述金纳米粒子加入到温度≥350℃的溶剂中的步骤包括：先将所述金纳米粒子分散在烷基胺中，得到金纳米粒子分散液，然后将所述金纳米粒子分散液和所述硅前驱体加入到所述溶剂中；和/或，将所述Au
‑
Si纳米棒进行清洗处理的步骤包括：将所述Au
‑
Si纳米棒加入氯仿和王水，然后萃取处理。4.如权利要求2所述的核壳量子点的制备方法，其特征在于，所述硅前驱体选自丙硅烷和丁硅烷中的至少一种；和/或，所述溶剂选自三辛基膦和三辛胺中的至少一种；和/或，所述溶剂的温度为350
‑
450℃。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的核壳量子点的制备方法，其特征在于，在所述硅量子棒表面生长无镉半导体壳层的步骤包括：将烷基胺和所述硅量子棒溶于有机溶剂中，然后在加热条件下注入无镉半导体前驱体材料，得到包覆所述硅量子棒的所述无镉半导体壳层。6.如权利要求5所述的核壳量子点的制备方法，其特征在于，所述加热条件的温度为220
‑
310℃；和/或，所述烷基胺选自碳原子数为10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：葛剑超，
申请(专利权)人：TCL科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：