一种纳米板异质结构的CdS-CdTe-CdS量子阱材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料及其制备方法，其是以硫化镉为种子，采用核

【技术实现步骤摘要】
一种纳米板异质结构的CdS
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CdTe
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CdS量子阱材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]胶体量子点，又被称作胶体半导体纳米晶，因其具有窄的发光光谱和高的量子产率，引起了研究人员在量子点显示器、激光器以及太阳能电池的应用方面的广泛注意。但量子点具备高的表面体积比，表面形成的缺陷态对量子点的发光性质起着重要的影响。核壳结构的形成是钝化量子点表面态的良好选择，可以改善量子点的发光性能和稳定性。对量子点外壳材料的选择和能带结构的调节，是提高量子点发光效率和光化学稳定性的主要途径之一。
[0003]碲化镉量子点属于一种P型半导体纳米材料，随着尺寸的调节，碲化镉量子点的发射光谱可以覆盖全部可见光区和近红外区。但是，碲化镉量子点核壳材料由于表面缺陷和晶格失配带来的激子猝灭问题依旧没有得到很好的解决。为了提高碲化镉量子点的光致发光和电致发光的性能，人们一直在研究如何限制或钝化缺陷态，以及更优异的材料适配和能带组合。
[0004]有研究表明当将碲化镉量子点材料的核壳结构进行优化可以明显改善表面缺陷带来的激子猝灭和非辐射复合，还有部分研究在碲化镉量子点材料中改用水相合成及添加有机修饰剂并调节PH值，可提高其发光性能。专利CN 104477856A中提供了一种碲化镉量子点的合成方法以及Ⅱ型碲化镉核壳量子点的合成方法，其采用油相无膦体系一锅加热法合成碲化镉量子点，将常用的TOP配体替换成十二烷基硫醇以增强量子点稳定性。专利CN 113403080A提供了一种碲化镉量子点的合成方法及其应用，其以巯基乙酸作为碲化镉量子点的修饰剂，通过氢氧化钠将pH调节至8.6
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10.2，以氯化镉作为镉源，再将碲氰化钾注入三颈烧瓶中进行高温处理，得到碲化镉量子点材料。专利CN 105070796A提供了一种以水溶性碲化镉量子点为发光层搭建水溶性量子点LED的方法，其针对油相量子点表面存在大量不导电的有机分子，导致器件的发光效率低的问题，使用水相合成法提高量子点性能和运行的稳定性。上述方法虽然在一定程度上提高了碲化镉量子点材料的光电性能，但在材料结构和壳层构成方面灵活度不太高。
[0005]由上述可见，大部分文献或专利中提到的碲化镉量子点材料在理论上都不能有效地钝化表面缺陷和提供优异的能带结构优势，从而影响了碲化镉量子点材料在太阳能电池、QLED等方面的应用。与此同时，目前碲化镉量子材料在核壳结构上的设计较为简单，因而制备出来的碲化镉量子点材料因核壳结构简单、不存在连续的PN异质结构，导致其光致发光和电致发光的性能较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料及其制备方法，其所制备的材料具有连续的PN异质结构、匹配的能带结构、良好的光学特性、结构稳定性，在量子点的照明、显示等材料领域有巨大的应用潜力。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料，其是以硫化镉为种子，采用核
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种子侧向壳生长的方法获得碲化镉冠区，然后再用相同的方法在碲化镉上生长硫化镉平面，最终得到纳米板结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料。
[0008]所述纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料的制备方法包括以下步骤：（1）将四水合硝酸镉和肉豆蔻酸钠分别溶解在甲醇中，待完全溶解后将两种溶液混合并强烈搅拌，然后经离心分离，将沉淀溶解在甲醇中并重复进行三次离心，以去除多余的前体，之后于真空条件下干燥24小时，得到肉豆蔻酸镉；（2）将步骤（1）制备的肉豆蔻酸镉和硫、十八烯（ODE）装入一个三颈烧瓶混合，室温下脱气半小时，以去除多余的氧气和挥发性溶剂，然后在惰性气氛下进行加热，并迅速加入二水合醋酸镉，反应一段时间后注入少量油酸，并将反应液温度降至室温进行沉淀提纯，得到硫化镉纳米板；（3）将二水合醋酸镉、油酸和十八烯装入三颈烧瓶混合，并在搅拌条件下于空气中进行加热，当有白色的均匀凝胶形成时，将反应液冷却到室温，得到镉前驱体溶液；在惰性气体环境中，将碲粉和三正辛基膦（TOP）搅拌混合，并加入十八烯（ODE）进行稀释，得到碲前驱体溶液；（4）将步骤（2）制得的硫化镉纳米板溶解在己烷中，形成50
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70mg/ml硫化镉纳米板溶液，然后将其与十八烯、油酸和步骤（3）制备的镉前驱体溶液一起装入三颈烧瓶中混合，在室温下脱气，使己烷完全脱除，然后将混合溶液加热到一定温度进行二次脱气，以去除水和其他有机残留物，再在惰性气氛下继续升高温度，并以一定速度注入步骤（3）制备的碲前驱体溶液，反应一段时间后加入少量油酸并冷却至室温，将产物进行连续沉淀清洗，得到硫化镉/碲化镉纳米板材料；（5）将步骤（4）制备的硫化镉/碲化镉纳米板材料溶解在己烷中，形成50
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70mg/ml硫化镉/碲化镉纳米板溶液，然后将其与硫、十八烯（ODE）装入一个三颈烧瓶中混合后，在室温下脱气半小时，以去除多余的氧气和挥发性溶剂，再将混合溶液在惰性气氛下加热，并迅速加入二水合醋酸镉，反应一段时间后注入少量油酸，并将反应液温度降至室温，经沉淀提纯后得到纳米板结构的硫化镉/碲化镉/硫化镉量子阱材料。
[0009]进一步地，步骤（1）中具体是将1
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2g四水合硝酸镉溶解在40ml甲醇中，将3
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4g肉豆蔻酸钠溶解在250ml甲醇中，然后将两者混合搅拌1h。
[0010]进一步地，步骤（2）中各物料用量为肉豆蔻酸镉170mg、硫12mg、十八烯15mL、二水合醋酸镉50
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100mg，油酸0.5
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1mL；所述反应的温度为230
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260℃，时间为10
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20min。
[0011]进一步地，步骤（3）制备镉前驱体的过程中，各物料用量为二水合醋酸镉480mg、油酸340μL、十八烯2mL；所述加热的温度为150
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180℃。
[0012]进一步地，步骤（3）制备碲前驱体的过程中，各物料用量为碲粉1mmol、三正辛基膦（TOP）10mL、十八烯（ODE）23 mL。
[0013]进一步地，步骤（4）中各物料用量为硫化镉纳米板溶液2mL、十八烯5mL、第一次加入油酸2ml、镉前驱体溶液0.4mL、碲前驱体溶液1ml、第二次加入油酸40μL；所述二次脱气的温度为100℃、时间为1h；碲前驱体溶液的滴加速度为8
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10mL/h；所述反应的温度为220
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250℃，时间为10
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20min。
[0014]进一步地，步骤（5）中各物料用量为硫化镉/碲化镉纳米板溶液2mL、硫12mg、十八烯15mL、二水合醋酸镉50
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100mg、油酸0.5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料的制备方法，其特征在于：以硫化镉为种子，采用核
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种子侧向壳生长的方法获得碲化镉冠区，然后再用相同的方法在碲化镉上生长硫化镉平面，最终得到纳米板结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料。2.如权利要求1所述的一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将四水合硝酸镉和肉豆蔻酸钠分别溶解在甲醇中，待完全溶解后将两种溶液混合并强烈搅拌，然后经离心分离，将沉淀溶解在甲醇中并重复进行三次离心，以去除多余的前体，之后于真空条件下干燥24小时，得到肉豆蔻酸镉；（2）将步骤（1）制备的肉豆蔻酸镉和硫、十八烯混合，室温下脱气半小时，以去除多余的氧气和挥发性溶剂，然后在惰性气氛下进行加热，并迅速加入二水合醋酸镉，反应一段时间后注入少量油酸，并将反应液温度降至室温进行沉淀提纯，得到硫化镉纳米板；（3）将二水合醋酸镉、油酸和十八烯混合并在搅拌条件下于空气中进行加热，当有白色的均匀凝胶形成时，将反应液冷却到室温，得到镉前驱体溶液；在惰性气体环境中，将碲粉和三正辛基膦搅拌混合，并加入十八烯进行稀释，得到碲前驱体溶液；（4）将步骤（2）制得的硫化镉纳米板溶解在己烷中，形成50
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70mg/ml硫化镉纳米板溶液，然后将其与十八烯、油酸和步骤（3）制备的镉前驱体混合，在室温下脱气，使己烷完全脱除，然后将混合溶液加热到一定温度进行二次脱气，以去除水和其他有机残留物，再在惰性气氛下继续升高温度，并以一定速度注入步骤（3）制备的碲前驱体溶液，反应一段时间后加入少量油酸并冷却至室温，将产物进行连续沉淀清洗，得到硫化镉/碲化镉纳米板材料；（5）将步骤（4）制备的硫化镉/碲化镉纳米板材料溶解在己烷中，形成50
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70mg/ml硫化镉/碲化镉纳米板溶液，然后将其与硫、十八烯混合后，在室温下脱气半小时，以去除多余的氧气和挥发性溶剂，再将混合溶液在惰性气氛下加热，并迅速加入二水合醋酸镉，反应一段时间后注入少量油酸，并将反应液温度降至室温，经沉淀提纯后得到纳米板结构的硫化镉/碲化镉/硫化镉量子阱材料。3.根据权利要求2所述的一种纳米板异质结构的CdS/CdTe/CdS量子阱材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中具体是将1
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2g四水合硝酸镉溶解在40ml甲醇中，将3
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4g肉豆蔻酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尊先，郭太良，洪宏艺，洪泽乾，叶淞玮，程志明，叶芸，吴朝兴，胡海龙，李福山，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：