一种荧光发射可调的铝量子点材料的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种荧光发射可调的铝量子点材料的合成方法，属于新型量子点的材料领域。本发明专利技术采用反胶束合成法，使用表面活性剂制备微乳液，卤化铝作为前驱体，经强还原剂还原，制备粒径均一，单分散的胶体铝量子点。同时通过表面工程，对合成的铝量子点表面进行修饰，从而实现其荧光发射可调。本发明专利技术涉及的合成路线，具有原料简单易得，反应条件简单易行，操作简单，产物质量高的优点，是首次利用表面工程调控铝量子点的发射行为。工程调控铝量子点的发射行为。工程调控铝量子点的发射行为。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光发射可调的铝量子点材料的合成方法


[0001]本专利技术属于纳米材料
，特别涉及一种通过表面工程调制铝量子点荧光发射波长的铝量子点材料及其合成方法。

技术介绍

[0002]半导体纳米晶体在各种应用中的合成和后续的功能化研究已经成为了一个广泛的的科学研究问题。胶体量子点由于其小尺寸导致的量子限域效应，展现出独特的物理及化学特性，所以已经被广泛的应用于光伏器件中的光收集器，生物标记及发光二极管等众多领域。胶体量子点的初步研究主要集中在量子点的晶体结构和尺寸上，也是其独特光电特性的最主要的来源。最近有研究确定量子点的表面配体不仅起到稳定量子点的作用，同时也是决定其光致发光的一个重要因素。关于光致发光机理的两种主要解释已逐渐被研究人员所接受。一个是量子约束效应，也就是说，当量子点材料的大小接近金属的费米波长(通常为<1nm)时，能级的连续带变得离散，导致分子性质的出现。另一种解释就是由于功能配体和金属核心之间的相互作用引起的电荷转移。
[0003]目前，大部分金属量子点基本都由贵族金属构成，如金和银等，对于轻金属材料，如铝、镁等的报道极少。特别如铝特殊的在紫外波段具有独特光学响应的材料的研究对于紫外光源，LED，紫外传感等都具有其独特的优势。针对专利CN 111203547 A提供的制备铝纳米团簇而言，缺少实际的手段去调控其荧光发射，从而限制了它在光学成像、生物传感、LED显示等领域的实际应用。研究实现调控铝量子点的荧光发射也有很深远的意义。
[0004]本专利技术是在专利CN 111203547 A基础上的进一步改进，通过在铝量子点表面修饰不同的表面配体，达到荧光发射可调的技术效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的是提供一种荧光发射可调的铝量子点材料的合成方法。
[0006]本专利技术目的是通过以下的技术方案实现的：
[0007]一种荧光发射可调的铝量子点材料，其合成方法如下：
[0008]采用反胶束合成法，使用表面活性剂制备微乳液，卤化铝作为前驱体，经强还原剂还原，制备胶体铝量子点，同时通过表面工程，对合成的铝量子点表面进行修饰，从而实现其荧光发射可调。具体包括以下步骤：
[0009](1)将表面活性剂溶于无水二甲苯中，超声震荡均匀，使用氩气冲扫除去反应装置内空气，得到浓度为1～3mmol/L的反胶束溶液；加入无水卤化铝到上述制备好的反胶束溶液中，超声震荡均匀得到含有金属前驱体的反胶束溶液；
[0010](2)在步骤(1)得到的混和溶液中加入强还原剂，在惰性气体氛围的保护下室温磁力搅拌；加入乙醇淬灭未参与反应的强还原剂；
[0011](3)在步骤(2)中所得溶液中，加入不同表面配体用于修饰合成的量子点的表面；将溶液升温至反应温度，保温一定时间；
[0012](4)将步骤(3)的溶液冷却至室温，分液萃取，加热旋蒸除去溶液中的有机溶剂，包括二甲苯、乙醇等；
[0013](5)加入极性或者非极性溶剂超声分散，真空抽滤，旋蒸浓缩，最后透析提纯即可获得荧光发射可调的胶体铝量子点。
[0014]本专利技术步骤(1)中，无水卤化铝与表面活性剂的摩尔比为1:1～3。
[0015]本专利技术所述的表面活性剂包括(2
‑
乙基
‑1‑
己基)磺基琥珀酸钠(AOT)，烷基磺酸钠(SAS)，正四辛集溴化铵(TOAB)等。
[0016]本专利技术所选用的无水卤化铝是高纯度无水的铝的卤化物，防止反应过程中氧杂质和水杂质对合成出的量子点的影响，例如削弱荧光发射，造成荧光发射不可预期的红移，所述无水卤化铝包括氯化铝、溴化锂、氟化铝、碘化铝。
[0017]本专利技术中利用强还原剂一步还原得到超小铝量子点，所述的强还原剂选自氢化铝锂、硼氢化钠。
[0018]本专利技术步骤(3)中表面配体与无水卤化铝的摩尔比为1:1～3。
[0019]本专利技术中不同表面配体的选择会对其荧光发射造成显著的影响，从而实现其荧光发射可调。表面配体修饰还能使量子点稳定保存。所述的表面配体选自油酸、十八胺、油胺、十二烷基膦酸、十四烷基膦酸、对二甲苯二膦酸、己基膦酸、丙烯二膦酸中的一种或多种。
[0020]本专利技术中修饰反应温度取决于不同配体修饰所需的具体反应温度，例如膦酸衍生物修饰一般保持温度在120℃
‑
150℃。
[0021]进一步地，本专利技术步骤(1)中使用容器和原料均必须保证无水，其中容器的干燥处理为140℃干燥12小时，保证容器足够干燥；无水二甲苯一般使用前通过旋蒸除去水分；卤化铝必须保证无水高纯度。
[0022]采用本专利技术的合成方法所制得的铝量子点材料是一种小尺寸的荧光可调的铝纳米簇材料。
[0023]本专利技术有益效果在于：
[0024]1.本专利技术所制备的铝量子点极小，分散性佳，光致发光显著，同时通过修改表面配体种类可以显著影响其荧光性能。
[0025]2.本专利技术制备的铝量子点可以用于生物传感器的制备和应用，提高生物传感性能等。
[0026]3.本专利技术制备的铝量子点有望在光催化方面具有显著优势。
[0027]4.本专利技术涉及的合成路线，具有原料简单易得，反应条件简单易行，操作简单，产物质量高的优点。
附图说明
[0028]图1为实施例1制备的小尺寸3.74
±
0.29nm铝量子点的透射电子显微镜图(TEM)；
[0029]图2为实施例1制备的小尺寸3.74
±
0.29nm铝量子点的粒径分布；
[0030]图3为实施例1制备的小尺寸3.74
±
0.29nm铝量子点十二烷基膦酸和十四烷基膦酸表面改性后的光致发光光谱；
[0031]图4为实施例2制备的小尺寸3.46
±
0.03nm 6
‑
膦酰己酸和己基膦酸作为表面混合配体表面改性后的铝量子点的透射电子显微镜图(TEM)；
[0032]图5为实施例2制备的小尺寸3.46
±
0.03nm 6
‑
膦酰己酸和己基膦酸作为表面混合配体表面改性后的铝量子点的粒径分布图；
[0033]图6为实施例2制备的小尺寸3.46
±
0.03nm 6
‑
膦酰己酸和己基膦酸作为表面混合配体表面改性后的铝量子点的光致发光光谱。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步阐述。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0035]实施例1：分别合成十二烷基膦酸和十四烷基膦酸表面配体修饰实现荧光发射波长在293nm和313nm的铝量子点
[0036]1)实验准备阶段，将烧瓶等玻璃容器放入烘箱140℃烘烤12个小时，保证所用的玻璃容器足够干燥。将100ml无水二甲苯倒入烧瓶中随后使用氩气冲洗装有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光发射可调的铝量子点材料的合成方法，其特征在于，通过对铝量子点表面修饰不同表面配体，实现铝量子点材料荧光发射可调，具体包括以下步骤：(1)将表面活性剂溶于无水二甲苯中，超声震荡均匀，使用氩气冲扫除去反应装置内空气，得到浓度为1～3mmol/L的反胶束溶液；加入无水卤化铝到上述制备好的反胶束溶液中，超声震荡均匀得到含有金属前驱体的反胶束溶液；(2)在惰性气体氛围保护下，向步骤(1)得到的混和溶液中加入强还原剂，磁力搅拌至反应结束；加入乙醇淬灭未参与反应的强还原剂；(3)在惰性气体氛围保护下，向步骤(2)所得溶液中加入不同表面配体并搅拌均匀，升温至反应温度保温，进行修饰反应；(4)将步骤(3)反应得到的溶液冷却至室温，分液萃取，加热旋蒸除去溶液中的有机溶剂；(5)向步骤(4)的产物中加入极性或者非极性溶剂超声分散，真空抽滤，旋蒸浓缩，最后透析提纯，即可获得荧光发射可调的胶体铝量子点。2.根据权利要求1所述的荧光发射可调的铝量子点材料的合成方法，其特征在于，所述无水卤化铝和表面活性剂的摩尔比为1:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，赵杰，
申请(专利权)人：江苏集萃应用光谱技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：