[发明专利]核壳量子点、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种核壳量子点、其制备方法及其应用。该制备方法包括：步骤S1，将量子点核溶液和第二阳离子前体溶液混合形成第二体系；步骤S2，当量子点核溶液中的量子点核的平均直径大于等于2倍的量子点核组成材料的空穴或电子的最小波尔直径时，在210～280℃下向第二体系中加入第二阴离子前体溶液和第二脂肪酸以进行外延生长得到核壳量子点，且第二阴离子前体溶液和第二脂肪酸均为分批加入；或者当量子点核溶液中的量子点核的平均直径小于2倍的最小波尔直径时，在210～280℃下向第二体系中分批加入第二阴离子前体溶液以进行外延生长，在量子点核生长出0.5～2层的单层壳后，向第二体系中分批加入第二脂肪酸。

技术领域

本发明涉及量子点合成领域，具体而言，涉及一种核壳量子点、其制备方法及其应用。

背景技术

在所有纳米材料中，尺寸在量子限域尺寸范围内的溶液半导体纳米晶(溶液量子点)以其优异的光学性质，如荧光量子产率高、吸收带宽、发射峰窄、光学稳定性好等，引起了科学界和工业界的广泛关注。在生物标记与成像、发光二极管、激光、量子点光伏器件等领域，量子点研究已经成为各自领域的热点之一。在显示(量子点背光源电视)、照明等影响人们日常生活的领域，量子点已经得到了初步实际应用。特别在显示领域，相比于有机荧光材料和无机荧光粉，量子点能够更加真实地还原图像色彩，实现全色域覆盖，进而提升画面的质感和立体感。

作为一类新兴发光和光电材料，溶液量子点的合成化学至今是其发展的决定性因素。在过去二十年左右的时间里，量子点合成化学主要集中在尺寸、形貌的单分散控制。但应该指出的是，作为一类寄托了人类厚望的发光和光电材料，仅仅实现尺寸和形貌单分散是不够的。更加重要的合成化学任务，应该是实现量子点光学与光电性质的合成化学控制。

相比于单一组分的核量子点来说，核壳量子点具有更高的光学和化学稳定性。外延生长的关键包括克服壳层前体的自成核和保证在核量子点表面的均匀外延生长。目前，合理选用配体与前体是解决这一对矛盾的主要手段。脂肪胺配体在常见II-VI和III-V族量子点表面具有活跃的动态配位能力，因此而常常被用作外延生长的配体，而常见的壳层前体则以反应性较弱的化合物或者单质为主，如羧酸盐与单质硫、单前驱体等等。Peng主导了该研究方向的发展，2003年，peng实验室发展了交替离子层吸附生长法(SILAR)在CdSe量子点上定量控制CdS壳层的厚度，即通过测定CdSe量子点的浓度，得到包覆每一层CdS所需的前体的量，并将阴阳离子的前体交替加入，从而实现前体很好的吸附在量子点的表面，大大的抑制自成核现象。采用SILAR后，核壳量子点形貌和尺寸分布都比较好，荧光半峰宽窄。

但是SILAR法只使用于薄层核壳量子点的包覆，随着壳层的增加，每一层所需要的前驱体的量就会相应的增加，这样在包覆的过程中，壳层容易自成核。另外，单体浓度的增加会改变量子点的形貌，核壳量子点的形貌会向非球形转变。Peng实验室在2007年又进一步发展了热循环交替离子层吸附生长法(TC-SILAR)，即低温注入前驱体，降低前驱体的反应活性，使其很好的均匀的吸附在量子点的表面，然后升高温度进行反应。采用这种方法，随着壳层厚度的增加，核壳结构依然保持球形形貌。该方法目前已经广泛的使用在了不同材料的核壳量子点的生长上，如CdSe/CdTe、InP/ZnSe、CdSe/ZnSe等。

2010年以及2012年，Peng实验室又发展了用单前体法如Zn(DDTC)2(N,N-二乙基二硫代氨基甲酸锌)，Cd(DDTC)2(N,N-二乙基二硫代氨基甲酸镉)来合成CdS/ZnS以及CdSe/CdS核壳结构，即TC-SP法。相比于原先的TC-SILAR，该方法大大的降低了反应所使用的温度(100～140℃)，减缓了原先高温反应所带来一些问题，比如合金化，晶型转换等。