[发明专利]一种微流体合成发光性能可控的CdSe/ZnS核壳结构量子点的方法

说明书

技术领域

本发明属于CdSe/ZnS量子点的制备领域，特别涉及一种微流体合成发光性能可控的CdSe/ZnS核壳结构量子点的方法。

背景技术

半导体量子点由于具有优良的光学和电子学性能，因而受到广泛关注。其中CdSe量子点是人们研究最广泛的量子点。其发光波长随尺寸可调，光谱范围可从蓝光覆盖到红光的整个可见光区，并且具有很宽的激发范围和狭窄的发射峰宽，量子产率也相对较高。但是裸核的CdSe量子点容易受到外界环境影响并导致其荧光淬灭。因此，在CdSe量子点表面外延生长晶格接近的宽带隙半导体壳层材料以钝化表面，从而可以制备出稳定发光的核壳结构。ZnS具有较宽的带隙(3.68eV)和较低的毒性，是最常用的壳层材料。核壳结构CdSe/ZnS量子点成为应用广泛的发光材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微流体合成发光性能可控的CdSe/ZnS核壳结构量子点的方法，本发明实验条件温和，实验操作简单，得到的产物产率纯度高。

本发明的一种微流体合成发光性能可控的CdSe/ZnS核壳结构量子点的方法，包括：

(1)在氮气保护气氛下，将氧化镉溶解在溶剂中，300℃条件下，搅拌溶解，得到镉前躯体溶液；

(2)将硒溶解在溶剂中，室温条件下，搅拌溶解，得到硒前躯体溶液；

(3)将镉前躯体溶液和硒前躯体溶液混合，然后通入聚四氟乙烯毛细管，油浴条件下反应，得到CdSe胶体量子点溶液；其中镉前躯体溶液和硒前躯体溶液的体积比为10:1～1:10；

(4)将二乙基二硫代氨基甲酸锌[(C2H5)2NCSS]2Zn溶解于溶剂中，得到ZnS前驱体溶液；

(5)将上述ZnS前驱体溶液同CdSe胶体量子点溶液混合，通入聚四氟乙烯毛细管中，油浴条件反应，洗涤，离心、分散，即得CdSe/ZnS核壳结构量子点溶液；其中ZnS前驱体溶液、CdSe胶体量子点溶液的体积比为1：2。

所述步骤(1)中溶剂为1-十八烯与油酸混合溶液，其中1-十八烯和油酸的体积比为1：5；镉前躯体溶液浓度为0.5mmol/mL。

所述步骤(2)中溶剂为三辛基膦TOP，硒前躯体溶液的浓度为0.2mmol/mL。

所述步骤(3)中油浴条件下反应温度为200-250℃，反应时间为2s～200s。

所述步骤(3)中通过控制微反应推进注射器的速度，控制混合溶液在聚四氟乙烯毛细管反应的时间，制备出大小可控的CdSe量子点的混合溶液。

所述步骤(4)中溶剂为三辛基膦TOP。

所述步骤(4)中ZnS前驱体溶液的浓度为0.5mmol/mL。

所述步骤(5)中油浴条件反应温度为150℃，反应时间为1s～100s。

所述步骤(5)中洗涤为丙酮洗涤1-5次，离心速率为7000r/min-10000r/min，离心时间为5-20min。

所述步骤(5)中分散为分散在甲苯或环己烷中。

所述步骤(5)中CdSe/ZnS核壳结构量子点溶液的浓度为0.01mmol/mL～1mol/mL。

所述CdSe/ZnS核壳结构量子点的发射波长在500nm～630nm，量子产率达43％～98％，半高宽为30nm～50nm。

本发明的整个反应过程，反应容器均为连通注射器推进的聚四氟乙烯毛细管，能够精确控制反应时间而得到尺寸均匀，发光性能集中的胶体量子点，便于量子点的分散和发光调控。

由于纳米材料具有大的比表面积，采用这样的反应装置控制，无需用N2气进行保护也能防止制备中纳米材料发生氧化。

当CdSe/ZnS量子点的合成温度和时间超出相应范围时，产物的发光强度，量子效率急剧下降。当CdSe/ZnS量子点的合成配比不同，也会导致产物的发光强度，量子效率变化。

本发明针对现有技术中量子点制备方法的缺陷，通过分别合成反应物的前驱体，通过外在控制反应条件来有选择的合成量子点的尺寸。

采用本发明制备CdSe/ZnS量子点，分散性好、纯度高、尺寸均匀容易控制，且发光效率，量子产率高。该CdSe/ZnS量子点的发光波长范围在500nm～630nm，并可通过反应时间和温度的调整对其进行有效调控，其荧光量子产率达98％；使用该法CdSe/ZnS量子点有望应用在LED，生物探针，光电器件中。