一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法技术

本发明专利技术提供一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法，包括以下步骤：首先，在原料卤化锌存在的条件下，将铟源与磷源混合，反应得到磷化铟核；降温至室温对所述磷化铟核进行纯化、溶解，得到第一产物；其次，向所述第一产物中加入配体卤化锌，再升温至壳层包覆温度；最后，在上一步骤的产物中加入锌源、硒源和硫源进行壳层包覆，得到核壳型磷化铟量子点。本发明专利技术在核壳型磷化铟量子点合成的中间步骤，通过配体卤化锌进行量子点表面修饰，既钝化了磷化铟量子点核的表面缺陷，又缓解了加热过程中的奥斯特瓦尔德熟化，得到的磷化铟量子点具有荧光半峰宽更窄、对环境友好等优势。对环境友好等优势。对环境友好等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法


[0001]本专利技术属于纳米材料与技术的
，具体涉及一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法。

技术介绍

[0002]胶体量子点(QDs)由于其独特的光学和电学特性而具有广泛的应用，包括显示、照明、生物成像、太阳能电池等。目前，量子点主要分为三大类：镉基(CdSe、CdS和CdTe)、无镉(InP、CuInS2等)和新型钙钛矿(CsPbBr3、CH3NH3PbBr3等)。针对显示技术的需求，镉基量子点和金属卤化物钙钛矿(CsPbX3，其中X＝Cl、Br或I)得到了很好的发展。然而，镉基和金属卤化物钙钛矿含有重金属，它们在环境中的释放可能造成潜在危害。因此，欧洲《危害物质限用指令》(RoHS)限制了含重金属的产品的销售和使用。无镉量子点中，磷化铟的玻尔激子半径为9.6nm，带隙为1.34eV，其发射波长可覆盖蓝色至近红外区，这个特性引起了人们的广泛关注。
[0003]然而，现阶段磷化铟量子点的发展仍远远落后于镉基和新型钙钛矿量子点，主要表现在其具有更加展宽的荧光半峰宽(FWHM)和更低的光致发光量子产率(PLQY)。目前质量较好的CdSe量子点，其溶液的整体荧光发射半峰宽可以保持在30nm以下，几乎与单个量子点的荧光发射半峰宽一致。但对于磷化铟量子点体系，单个量子点的荧光峰半峰宽几乎与镉基相似，但溶液的整体荧光发射半峰宽却很难低于45nm，这主要是由于磷前体具有较高的反应活性。合成量子点的方法有加热法、热注射法、微波辅助合成法等，最常见的是使用热注射法，这种方法在高温注射的一瞬间单体浓度高，迅速反应成核，然后浓度快速下降，导致成核终止，生长继续。磷前体较高的反应活性，使其在成核这一步就已经被完全消耗掉，生长阶段就没有足够的单体供应，所以磷化铟量子点的生长会过早的进入到奥斯特瓦尔德熟化阶段，从而导致尺寸的多分散性。尺寸会影响到量子点的激子能级，因此如果量子点的尺寸完全单一，那么他们的激子能量就会完全单一，相对应的发射出来的光子也就会完全单一。而合成中带来的这种样品不均一性使得其发出的光子不单一，在光谱上表现为更加展宽的发射峰。因此，我们便可以通过量子点的发射峰宽来判断量子点的尺寸分布好坏。
[0004]目前，针对磷化铟合成过程中由于奥斯特瓦尔德熟化而导致的半峰宽的展宽，一般采用尺寸分选的操作，即根据不同尺寸大小的量子点在不良溶剂中的溶解度不同，进行离心分离，但是这种方法比较繁琐复杂。因此，寻找一种简便的可以减小荧光发射半峰宽的方法显得格外重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够有效降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：提供一种降低核壳型磷化铟量
子点荧光半峰宽的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、在原料卤化锌存在的条件下，将铟源与磷源混合，反应得到磷化铟核；降温至室温对所述磷化铟核进行纯化、溶解，得到第一产物；
[0008]S2、向所述第一产物中加入配体卤化锌，再升温至壳包覆温度；
[0009]S3、向步骤S2的产物中加入锌源、硒源和硫源进行壳包覆，得到核壳型磷化铟量子点。
[0010]本专利技术提供的一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法的总体思路如下：在“两锅法”制备核壳型磷化铟反应的中间步骤，即磷化铟核纯化后及壳层(ZnSeS/ZnS)包覆之前的升温步骤中，引入一定量的配体卤化锌。配体卤化锌的加入，一方面，能够缓解升温过程中磷化铟量子点表面的配体不断脱落的情况；另一方面，配体卤化锌与表面未完全结合的铟和磷结合，抑制了加热过程中的奥斯特瓦尔德熟化，使得粒径分布更加的均一，光谱表现为荧光峰半峰宽(FWHM)更小。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述步骤S1中，原料卤化锌选自氯化锌、溴化锌、碘化锌中的一种或多种的组合；磷源选自三(三甲基硅基)膦、三(二甲胺基)膦、三(二乙氨基)膦中的一种或多种的组合；铟源选自氯化铟、溴化铟、碘化铟、醋酸铟中的一种或多种的组合。
[0012]优选地，磷源选自三(二甲胺基)膦或三(二乙氨基)膦，这两种磷前体具有成本低、毒性低的优势。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述步骤S1中，反应的温度为100～250℃，时间为1min～1h。
[0014]在上述技术方案的基础上，所述步骤S1中，对所述磷化铟核进行纯化、溶解包括：先将所述磷化铟核置于不良溶剂中高速离心至完全沉淀，去除上清液，再向所述沉淀中加入良溶剂使其完全溶解。
[0015]进一步的，所述不良溶剂选自无水乙醇、丙酮、甲醇中的一种或多种的组合；所述良溶剂选自正己烷、甲苯、氯仿中的一种或多种的组合。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述步骤S2中，配体卤化锌选自氯化锌、溴化锌、碘化锌中的一种或多种的组合。
[0017]优选地，所述配体卤化锌的加入量与碘化铟的物质的量之比为1:36～3:3.6；在上述加入量范围内，对磷化铟量子点的荧光峰有明显的改善作用。更优选地，所述配体卤化锌的加入量与碘化铟物质的量比为1：3.6。此时，对磷化铟量子点的荧光峰的改善效果最显著。
[0018]进一步的，所述配体卤化锌与油胺和十八烯一同加入步骤S1中的第一产物中。其中，十八烯作为反应溶剂，油胺兼具溶剂与配体的作用。
[0019]进一步的，所述配体卤化锌的加入温度可以是20～120℃，升温速率为20～50℃/min。优选地，所述配体卤化锌的加入温度为20～30℃，升温速率为30℃/min。通过控制升温速率，使加热时间尽可能的缩短，避免量子点一直处于熟化阶段，对量子点的粒径分布造成不利影响。
[0020]在上述技术方案的基础上，所述步骤S3中，锌源选自二水合乙酸锌、硬脂酸锌、无水乙酸锌中的一种或多种的组合；硫源选自硫粉、1
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十二硫醇、辛硫醇中的一种或多种的组合；硒源选自硒粉和/或氧化硒。
[0021]进一步的，所述步骤S3中，所述壳包覆的温度为180～320℃，壳包覆的反应时间为20min～2h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法，通过在磷化铟成核及壳包覆的中间步骤，掺杂一定比例的配体卤化锌，将卤化锌作为配体吸收在量子点的表面，可以很好的缓解奥斯特瓦尔德熟化。而后再包覆ZnSeS和ZnS外壳，得到的量子点的半峰宽明显降低，表明了量子点尺寸更加均一，TEM也更直观的证实了尺寸多分散性的改善。此外，本专利技术制得的磷化铟量子点具有不含重金属元素，对环境友好等优势，适于推广及应用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制得的核壳型磷化铟量子点的紫外吸收光谱与荧光光谱图；
[0024]图2为本专利技术实施例1制得的核壳型磷化铟量子点的透射电镜图；
[0025]图3为本专利技术实施例2制得的核壳型磷化铟量子点的紫外吸收光谱与荧光光谱图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低核壳型磷化铟量子点荧光半峰宽的方法，包括以下步骤：S1、在原料卤化锌存在的条件下，将铟源与磷源混合，反应得到磷化铟核；降温至室温对所述磷化铟核进行纯化、溶解，得到第一产物；S2、向所述第一产物中加入配体卤化锌，再升温至壳包覆温度；S3、向步骤S2的产物中加入锌源、硒源和硫源进行壳包覆，得到核壳型磷化铟量子点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，原料卤化锌选自氯化锌、溴化锌、碘化锌中的一种或多种的组合；磷源选自三(三甲基硅基)膦、三(二甲胺基)膦、三(二乙氨基)膦中的一种或多种的组合；铟源选自氯化铟、溴化铟、碘化铟、醋酸铟中的一种或多种的组合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，反应的温度为100～250℃，时间为1min～1h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，对所述磷化铟核进行纯化、溶解包括：先将所述磷化铟核置于不良溶剂中高速离心至完全沉淀，去除上清液，再向沉淀中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋风雷，胡慧玲，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：