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CN105542749A - 一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点 - Google Patents

一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点。方法其包括步骤：将阳离子前驱物与阴离子前驱物在惰性气体条件下充分混合，混合液的温度可使二者不反应以及不析出；在混合过程中或混合完成时，将混合液滴加在量子点核中，用于长壳。本发明所采用的长壳方法，在低温不反应的条件下混合阴离子前驱物和阳离子前驱物，通过控制不同的混合比例和滴加速度来进一步控制长壳厚度，操作简单，易于控制，重复性高。

Description

一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点
技术领域
本发明涉及量子点合成领域，尤其涉及一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点。
背景技术
长壳技术在量子点合成领域有非常广泛的研究和应用，尤其是在发光量子点领域得到了广泛的研究。从CdSe发光量子点问世以来推动了发光量子点的研究热潮，同样也对发光二极管、未来新型显示、生物标记等领域提供了大规模应用的基础。
基于硒化镉量子点的尺寸、荧光强度（PL）、发光波长以及半峰宽（FWHM）的研究，人们已经做了大量的工作来提高量子点的荧光强度及半峰宽，量子点的量子产率决定着量子点的发光强度，荧光强度高和半峰宽窄的发光量子点一直是研究人员追求的目标，高荧光强度和半峰宽窄的发光量子点具有色彩纯度好方面的优势，因此在未来的显示领域具有广阔的应用前景。
提高量子点荧光强度的重要方法就是在量子点的外层生长一层宽带隙的半导体材料以减少量子点表面的缺陷态发光，针对不同的量子点长壳技术也有不同的长壳方法：外延生长、阳离子交换和连续离子层沉积（SILAR）等。其中连续离子层沉积技术在很多量子点体系长壳方面得到应用如：CdSe/ZnS、ZnXCd1-XS/ZnS、ZnXCd1-XSe/ZnS等不限于此。在利用连续离子层沉积技术来长壳是会遇到一些如不同带隙材料的晶格失配率较高等特点，还有壳层沉积的速率快慢不易控制对长壳等问题，这些原因的来源除了长壳原料的反应活性不同以外，就是添加壳源方式并不合理。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点，旨在解决现有的长壳方法不合理导致晶格失配率较高、壳层沉积速率不易控制等问题。
本发明的技术方案如下：
一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，包括步骤：
将阳离子前驱物与阴离子前驱物在惰性气体条件下充分混合，混合液的温度可使二者不反应以及不析出；
在混合过程中或混合完成时，将混合液滴加在量子点核中，用于长壳。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，所述混合液的温度为80~100℃。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，在滴加过程中，利用涌动泵控制滴加的速率和时间。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，以滴加的方式将阳离子前驱物与阴离子前驱物混合，或者以一定的比例一次加入混合。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，阳离子前驱物为Cd(OA)2、Zn(OA)2或Pb(OA)2中的一种或几种。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，阴离子前驱物为S-ODE、S-TOP、S-OA、Se-TOP、S-OLA、S-TBP或Se-TBP中的一种或几种。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，量子点核的直径为1~10nm。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，量子点核为二元相或三元相，二元相的量子点核为CdS、CdSe、CdTe、PbS、PbSe或HgS中的一种或几种；三元相的量子点核为ZnXCd1-XS、ZnXCd1-XSe、ZnXCd1-XTe或PbSeXS1-X中的一种或几种。
所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其中，还包括：通过检测量子点核的不同壳层厚度所表现的不同的光学特性进而控制滴加的速率和时间。
一种量子点，其中，采用如上任一项所述的长壳方法制成。
有益效果：本发明所采用的长壳方法，在低温不反应的条件下混合阴离子前驱物和阳离子前驱物，通过控制不同的混合比例和滴加速度来进一步控制长壳厚度，操作简单，易于控制，重复性高。
附图说明
图1为本发明一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法的流程图。
图2为本发明的方法的原理图。
具体实施方式
本发明提供一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法及量子点，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法的流程图，如图所示，其包括步骤：
S1、将阳离子前驱物与阴离子前驱物在惰性气体条件下充分混合，混合液的温度可使二者不反应以及不析出；
S2、在混合过程中或混合完成时，将混合液滴加在量子点核中，用于长壳。
由于不同的阳离子壳源和阴离子壳源在一定的温度下会析出，所以添加时不易操作，而本发明的长壳方法，采用使二者不反应以及不析出的温度下混合，可解决不同壳源分开添加时不易操作控制的问题，并且易于调控、重复性高。
在将混合液滴加在量子点核过程中，可利用涌动泵控制滴加的速率和时间。同样，阳离子前驱物与阴离子前驱物的混合方式也可以是滴加的方式，或者以一定的比例一次加入混合。
所述混合液的温度为80~100℃，以使阳离子前驱物与阴离子前驱物二者不反应也不析出。该温度范围适用于大部分的前驱物，但部分壳源如Zn(OA)2在低于相应的温度（80℃）时会析出，所以需要根据实际的材料来确定混合液温度。
如图2所示，阳离子前驱物与阴离子前驱物在低温不反应的条件下可以以任意比例混合，混合得到的混合液可以以任意速率滴加（或者以快速热注入方式）在量子点核中形成量子点壳，通过控制滴加的速率和时间可控制长壳的速度。
所述的阳离子前驱物为有机金属前躯体，如：Cd(OA)2、Zn(OA)2或Pb(OA)2中的一种或几种，但不限于此。所述的阴离子前驱物为硫族元素与非共融溶剂ODE或TOP、TBP、OA、OLA等形成，如：S-ODE、S-TOP、S-OA、Se-TOP、S-OLA、S-TBP或Se-TBP中的一种或几种，但不限于此。
用于长壳的量子点核也是在合适的反应温度下由上述阳离子前驱物与阴离子前驱物反应得到的，直径范围约1-10nm。量子点核为二元相或三元相，二元相的量子点核为CdS、CdSe、CdTe、PbS、PbSe或HgS中的一种或几种；三元相的量子点核为ZnXCd1-XS、ZnXCd1-XSe、ZnXCd1-XTe或PbSeXS1-X中的一种或几种。
量子点壳为上述阳离子前驱物与阴离子前驱物反应得到，如：Zn(OA)2，Cd(OA)2与S-TOP，S-ODE，S-OA，Se-TOP，Se-ODE反应后得到ZnS、CdS等，但不限于此。
本发明的方法还包括：通过检测量子点核的不同壳层厚度所表现的不同的光学特性进而控制滴加的速率和时间。也就是说，对于混合液滴加在量子点核上的速率和时间，是根据其具体表现出得壳层厚度而定。
下面以混合两种具体的前驱物为例对上述长壳方法进行详细介绍。
两种前驱物的制备如下：
1)、Zn(OA)2(阳离子前驱物)的制备：2mmol的醋酸锌、3ml的油酸和2ml的石蜡油加入50ml的三口烧瓶内。先进行20min常温排气，然后170℃排气40min,而后在惰性气体下降温到90℃。
2)、S-ODE(阴离子前驱物)的制备：将2.4mmol的S加入到2ml的TOP中120℃加热直到形成澄清透明的液体，随后冷却至室温。
3)、将冷去至室温的S-ODE加入到Zn(OA)2中（以一定的速率滴加混合或以一定的比例一次加入混合），混合滴加的速率可以利用涌动泵来控制，在惰性气体下充分混合并且混合液要保持在80-100℃温度范围内不反应也不至于油酸锌S-ODE和Zn(OA)2析出。
4)、在步骤3)完成（或进行）的同时，利用涌动泵以一定的速率慢慢滴加混合液到高温的量子点核混合液当中用于长壳。
5)、最后通过检测量子点的不同壳层厚度所表现的不同的光学特性进而来控制滴加的速率和时间。
本发明的方法操作简单，易于重复并且在长壳时两种前驱物的混合比例也可以随意调控，也有效的避免了分开滴加时产生的一些不利于重复的弊端如：滴加的速率和用量不好把握影响加入混合液中两种前驱物的比例；以及两种前驱物在滴加后不能瞬间的参与反应。
本发明还提供一种量子点，其采用如上所述的长壳方法制成。
综上所述，本发明所采用的长壳方法，在低温不反应的条件下混合阴离子前驱物和阳离子前驱物，通过控制不同的混合比例和滴加速度来进一步控制长壳厚度，操作简单，易于控制，重复性高。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，包括步骤：
将阳离子前驱物与阴离子前驱物在惰性气体条件下充分混合，混合液的温度可使二者不反应以及不析出；
在混合过程中或混合完成时，将混合液滴加在量子点核中，用于长壳。
2.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，所述混合液的温度为80~100℃。
3.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，在滴加过程中，利用涌动泵控制滴加的速率和时间。
4.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，以滴加的方式将阳离子前驱物与阴离子前驱物混合，或者以一定的比例一次加入混合。
5.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，阳离子前驱物为Cd(OA)2、Zn(OA)2或Pb(OA)2中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，阴离子前驱物为S-ODE、S-TOP、S-OA、Se-TOP、S-OLA、S-TBP或Se-TBP中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，量子点核的直径为1~10nm。
8.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，量子点核为二元相或三元相，二元相的量子点核为CdS、CdSe、CdTe、PbS、PbSe或HgS中的一种或几种；三元相的量子点核为ZnXCd1-XS、ZnXCd1-XSe、ZnXCd1-XTe或PbSeXS1-X中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的在低温下混合壳源前驱物的长壳方法，其特征在于，还包括：通过检测量子点核的不同壳层厚度所表现的不同的光学特性进而控制滴加的速率和时间。
10.一种量子点，其特征在于，采用如权利要求1~9任一项所述的长壳方法制成。
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