一种铅族核壳结构量子点及其制备方法技术

本发明专利技术涉及量子点材料领域，具体公开了一种铅族核壳结构量子点及其制备方法。本发明专利技术所提供的制备方法包括：将Pb前驱体溶液与Se前驱体溶液混合生长，得到PbSe量子点晶核；在其表面使用卤化物钝化后，将其溶于Pb前驱体中，通过注入S前驱体生长出壳层；最后再进行一次卤化物钝化处理。利用本发明专利技术所述的制备方法制备得到的核壳结构量子点稳定性佳，其暴露在空气中一个月后吸收峰无明显变化。同时可将量子点吸收峰调控到1000nm～1900nm左右的范围。这在光电探测、材料发光等领域具有巨大应用前景。材料发光等领域具有巨大应用前景。材料发光等领域具有巨大应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种铅族核壳结构量子点及其制备方法


[0001]本专利技术涉及量子点材料
，特别涉及一种稳定性好的铅族核壳结构量子点的制备方法。

技术介绍

[0002]量子点是一种“准零维”的半导体纳米材料，它又被称为“人造原子”，它导带上的电子、价带上的空穴和激子在三个维度上被束缚。量子点的典型尺寸一般仅有1nm
‑
10nm。其三个维度上的尺寸通常小于其对应块材半导体的激子波尔半径的两倍，具有分离的量子化能谱。因此产生了不同于宏观物质的独特的物理化学性质，同时也改变了其光电特性。
[0003]量子点最具特点的物理特性就是可以通过人工控制合成条件来改变量子点的尺寸，从而改变量子点的禁带宽度。这是一个与块材材料迥然不同的特点。除此以外，由量子点的低维性引起的物理效应还有量子尺寸效应、表面效应、量子隧穿效应、库伦阻塞效应、多激子效应等。
[0004]不同于其他量子点材料的是，铅族量子点具有非常丰富的能级结构和表面态，这使得它们在能量捕获和传输方面有着独特的优势。同时，铅族量子点具有优异的光学、电学、热学性质等，在能源、生物、电子器件和环境保护等领域中有着广泛的应用前景。目前，铅族量子点的研究重点主要集中在其在电子器件、生物医学和环境污染治理方面的应用等领域，例如用作光电探测器、生物标记物、太阳能电池、污染物检测和光催化剂等。随着铅族量子点的研究和制备技术的不断发展，相信其在各个领域中的应用前景将不断拓展和扩大。
[0005]对于铅族量子点材料本身，存在着一些问题：一方面铅族量子点暴露在空气中稳定性较差，很快会因氧化导致吸收峰蓝移，从而导致性能下降；另一方面铅族量子点的吸收光谱范围还有待进一步拓宽。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种铅族核壳结构量子点制备方法，先后两次进行卤化物钝化处理，提高了量子点的稳定性。同时通过淬灭剂和注射泵控制反应时长，可以调控量子点的吸收光谱。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]S1、在氮气环境下升温形成铅前驱体。在无氧环境下充分搅拌形成硒前驱体，将其注入到铅前驱体中反应，通过注入淬灭剂正己烷控制反应时间以控制量子点粒径大小，形成可控的PbSe量子点溶液。
[0009]S2、等待上述溶液降温至低温时，加入卤化物钝化缺陷。通过离心干燥后将PbSe量子点溶于正己烷，重新注入到铅前驱体中，利用注射泵向该溶液中可控注入硫前驱体，在原先的PbSe量子点表面生长一层PbS壳层。
[0010]S3、等待上述溶液降温至低温时，再次加入卤化物钝化缺陷。将量子点溶液离心、
沉淀、干燥，得到稳定性好的PbSe/PbS核壳结构量子点。
[0011]上述方案中，所述铅前驱体通过将铅源溶于油酸、十八烯混合溶液所得，所述铅源包括氧化铅、氯化铅、碘化铅中的一种或其混合物。
[0012]上述方案中，所述硒前驱体通过将硒粉溶于三正辛基膦溶液所得，所述硫前驱体通过将六甲基二硅硫烷与十八烯混合所得。
[0013]上述方案中，所述卤化物是氯化铵、溴化铵、碘化铵中的一种或其混合物溶于甲醇溶液中所得。
[0014]上述方案中，硒前驱体的注入温度是80
‑
180℃，PbSe量子点的注入温度是60℃，硫前驱体的注入温度是70
‑
90℃，卤化物的注入温度是50
‑
70℃。
[0015]上述方案中，正己烷淬灭时间点为硒前驱体注入后的2
‑
5min，硫前驱体注入的速率为0.1
‑
0.3ml/min。
[0016]上述方案中，在所述提纯量子点过程中，让溶液自然冷却至室温，再加入极性溶剂，经离心后通过正己烷沉淀，重复离心沉淀，最后干燥。所述极性溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇一种或其混合物。
[0017]上述方案中，所述步骤S1中的硒与铅的摩尔比为：(1
‑
3):1，步骤S2中的硒与硫的摩尔比为：(1
‑
6):1，步骤S2中的铅与硫的摩尔比为：(1
‑
8):1。
[0018]上述方案中，所述量子点晶核粒径为3
‑
7nm，所述的壳层厚度为0.5
‑
1.5nm。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：以热注入法为基础，通过二次注入在PbSe量子点表面生长出PbS,先后两次进行卤化物钝化处理。该量子点具有粒径均一、尺寸可控、吸收光谱宽、稳定性佳等特点，可同时实现近红外光和中红外光的探测，是一种极具实用性的红外光探测材料。
附图说明
[0020]图1是PbSe/PbS核壳结构量子点流程示意图；
[0021]图2是实施例1中PbSe/PbS核壳结构量子点透射电镜图；
[0022]图3是实施例1中PbSe量子点生长壳层前后的吸收峰对比图；
[0023]图4是实施例1中PbSe/PbS核壳结构量子点暴露在空气中一个月的吸收峰变化图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]本专利技术实施例提供一种铅族核壳结构量子点的制备方法。该制备方法始于步骤S1:在除氧后升温形成铅前驱体。在无氧环境下充分搅拌形成硒前驱体，然后将其注入到铅前驱体中反应，通过注入淬灭剂正己烷控制反应时间以控制量子点粒径大小，形成可控的PbSe量子点溶液。
[0026]在一些实施例中，将铅源溶于有机溶剂中配制成0.1
‑
0.3mol/L的溶液，在110℃左右保持1小时生成油酸铅前体，在90
‑
180℃注入硒前体，用淬灭剂控制反应时长为2
‑
5min。
[0027]在步骤S2中：当上述溶液降温至低温时，加入卤化物钝化缺陷。通过离心干燥后将
PbSe量子点溶于正己烷，重新注入到新配好的铅前驱体中，保持在80℃的环境中15min，以确保形成稳定的混合物，利用注射泵向该溶液中可控注入硫前驱体，在原先的PbSe量子点表面生长一层PbS壳层。
[0028]在一些实施例中，向步骤S2中的铅前驱体加入浓度为0.1
‑
0.5mol/L的硫前驱体溶液，注射速率为0.1
‑
0.3ml/min，注射时长视硫前驱体溶液总量而定。
[0029]最后，在步骤S3中，当上述溶液降温至低温时，再次加入卤化物钝化缺陷。将量子点溶液离心、沉淀、干燥，得到稳定性佳的PbSe/PbS核壳结构量子点。
[0030]在一些实施例中，卤化物的浓度为0.1
‑
0.3mol/L，将最终得到的PbSe/PbS核壳结构量子点分散在正辛烷中备用。
[0031]为使本专利技术上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅族核壳结构量子点，其特征在于，所述核壳结构量子点以硒化铅作为晶核，以硫化铅作为壳层，以卤化物作为配体先后两次钝化量子点。2.一种铅族核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、将铅源溶于油酸和十八烯的混合溶液在氮气环境下升温形成铅前驱体；将硒粉溶于三正辛基膦溶液后，在无氧环境下充分搅拌形成硒前驱体；在80
‑
180℃的环境下，将硒前驱体注入到铅前驱体中反应，通过注入淬灭剂正己烷控制反应时间以控制量子点粒径大小，形成可控的PbSe量子点溶液；S2、等待上述溶液降温至50
‑
70℃时，加入卤化物钝化缺陷；通过离心干燥后将PbSe量子点溶于正己烷，在80
‑
180℃的环境下重新注入到铅前驱体中，保持在80℃的环境中15min，以确保形成稳定的混合物，在70
‑
90℃的环境下利用注射泵向该溶液中可控注入硫前驱体，以确保生长的壳层均匀稳定，这样在原先的PbSe量子点表面生长一层PbS壳层；所述硫前驱体通过将六甲基二硅硫烷与十八烯混合所得；S3、等待上述溶液降温至50
‑
70℃时，再次加入卤化物钝化缺陷；将量子点溶液离心、沉淀、干燥，得到稳定性好的PbSe/PbS核壳结构量子点。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，储德超，吴志明，陈杨越，庹涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：