一種CdSe量子點(diǎn)及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種CdSe量子點(diǎn)的制備方法，屬于納米【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明選用Se粉作為Se源，乙酸鎘二水合物（C4H5CdO4·2H2O）作為鎘源，使用三辛基膦作為Se粉的溶劑，用油酸、1-十八碳烯和正辛胺作為乙酸鎘二水合物的溶劑，形成Cd前體溶液和Se前體溶液，其后將Cd前體溶液和Se前體溶液在低溫下（90-160℃）反應(yīng)，獲得CdSe量子點(diǎn)。本發(fā)明由于快速注入前體，無(wú)需在高溫下反應(yīng)，且藥品的處理都是在大氣中進(jìn)行的，對(duì)反應(yīng)條件的要求大大降低了，且得到的CdSe量子點(diǎn)具有單分散的窄的粒度分布，熒光強(qiáng)度高、熒光壽命長(zhǎng)。合成的CdSe量子點(diǎn)可作為發(fā)光器件、光伏器件和生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種CdSe量子點(diǎn)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種CdSe量子點(diǎn)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點(diǎn)(Quantum dot,簡(jiǎn)稱(chēng)QD)是一種半徑小于或者接近玻爾激子半徑的半導(dǎo)體納米晶粒。量子點(diǎn)具有良好的光穩(wěn)定性，寬的激發(fā)譜和窄的發(fā)射譜，熒光壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而CdSe量子點(diǎn)由于發(fā)射波長(zhǎng)覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)范圍，非常適合目視觀(guān)察，因而近幾年來(lái)已引起人們的關(guān)注，它可以用于各種領(lǐng)域的應(yīng)用，包括發(fā)光器件、光伏器件和生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)熱注入前體制備CdSe量子點(diǎn)，為提高化合物的分解，其鎘以及硒前體分別被帶到高溫下各自的生長(zhǎng)培養(yǎng)基進(jìn)行這兩種前體的反應(yīng)，這種合成路線(xiàn)通常在高溫下制備，然而在較高合成溫度下粒度分布缺乏可重復(fù)性而使半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光性能受到一定限制。在高溫下由于熱力學(xué)平衡出現(xiàn)偏差，使得很難控制粒度分布均勻的反應(yīng)。并且這種方法使用的各種溶劑易燃、易爆且毒性較強(qiáng)，綜合成本高昂，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。因此在低溫下制備量子點(diǎn)有利于獲取單分散的窄的粒度分布，有效降低制備量子點(diǎn)的成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低溫下制備CdSe量子點(diǎn)的方法。藥品的處理都是在大氣環(huán)境中進(jìn)行的，并且由于快速注入前體，Se前體溶液和Cd前體溶液無(wú)需在高溫下反應(yīng) ，它可以在低溫下通過(guò)調(diào)整反應(yīng)參數(shù)來(lái)合成，并能獲得高分散的、良好的粒度均勻性和發(fā)光性能的CdSe量子點(diǎn)，而且這種方法也可以應(yīng)用于其他量子點(diǎn)的材料如(MS, ZnSe, ZnS和核殼量子點(diǎn)的制備。且由于制備方法簡(jiǎn)單方便,適用于大規(guī)模低成本高效率的發(fā)光量子點(diǎn)的合成。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種CdSe量子點(diǎn)的制備方法，選用Se粉作為硒源，使用三辛基膦作為Se粉的溶劑，在60°C超聲30分鐘后，配制成Se前體溶液；乙酸鎘二水合物(C4H5CdO4.2Η20)作為鎘源，用油酸、1-十八碳烯和正辛胺作為乙酸鎘二水合物的溶劑，在130°C下攪拌30分鐘，得到Cd前體溶液；將Se前體溶液快速注入到Cd前體溶液中，在90-160°C反應(yīng)2~30分鐘，制得CdSe量子點(diǎn)。
[0006]具體步驟為:
(I)將Se粉加入三辛基膦(C24H51P)溶液中，在60°C下超聲30分鐘得到Se前體溶液；
(2)將乙酸鎘二水合物(C4H5CdO4.2H20)放置于圓底燒瓶中，加入1-十八碳烯(C16H36)、油酸和正辛胺(C8H19N)在130°C下攪拌30分鐘得到Cd前體溶液；
(3)取Se前體溶液，加入到Cd前體溶液中，在90-160°C下氮?dú)夥諊斜３?~30分鐘；加入己烷/甲醇溶液進(jìn)行沉淀純化，后用丙酮離心、沉淀，得到CdSe量子點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明制備的CdSe量子點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，熒光發(fā)射峰的半寬高為34.6nm,尺寸為 4.3 ±0.lnm。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)本發(fā)明所提供的方法與現(xiàn)在所使用的方法相比，具有操作簡(jiǎn)單、安全系數(shù)高的特點(diǎn)；而且，本發(fā)明所需的反應(yīng)溫度較低(90-160°C)，操作簡(jiǎn)單，制備成本較低，適合于工業(yè)
生產(chǎn)；
(2)經(jīng)本發(fā)明方法制得的CdSe量子點(diǎn)具有高分散性，以及良好的粒度均勻性和發(fā)光性倉(cāng)泛。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為Cd前體溶液與Se前體溶液在不同反應(yīng)時(shí)間下得到的CdSe量子點(diǎn)的實(shí)物； 圖2為實(shí)施例1制備的CdSe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射圖譜；
圖3為實(shí)施例1制備的CdSe量子點(diǎn)的高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)照片。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明用下列實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。 [0011]實(shí)施例1
量子點(diǎn)的制備
(1)硒-三辛基膦溶液的制備:將0.1570mg的硒粉末溶解于6ml三辛基膦溶液中，然后在60°C下超聲30分鐘可得到澄清的溶液；
(2)將0.106612mg 0.4mmol/l的乙酸鎘二水合物放置于圓底燒瓶中，加入1ml的1-十八碳烯、0.1ml的油酸和Iml的正辛胺，將這些混合物在130°C下攪拌30分鐘；
(3)將2ml硒-三辛基膦的溶液加入到混合物中，此反應(yīng)在130°C下氮?dú)夥諊斜３?5分鐘；
(4)將步驟(3)所得到的反應(yīng)物用己烷/甲醇溶液進(jìn)行純化，而后通過(guò)在1000rpm下用丙酮進(jìn)行離心、沉淀，得到CdSe量子點(diǎn)。
[0012]實(shí)施例2 CdSe量子點(diǎn)的檢驗(yàn)
(1)改變反應(yīng)時(shí)間(2min,5min, 1min, 15min, 20min, 30min),其他條件不變,制備 CdSe量子點(diǎn)，將CdSe量子點(diǎn)用正己烷(或甲苯、氯仿等有機(jī)溶劑)溶解，將不同反應(yīng)時(shí)間合成的CdSe量子點(diǎn)溶液置于365nm波長(zhǎng)紫外燈下，可以看到明顯的熒光發(fā)射，如圖1所示；
(2)將實(shí)施例1制備的量子點(diǎn)溶于正己烷(或甲苯、氯仿等有機(jī)溶劑)，用F-4600熒光分光光度計(jì)獲得其熒光(PL)光譜，具有峰形對(duì)稱(chēng)的熒光發(fā)射峰，如圖2所示，熒光發(fā)射峰的半寬高為34.6nm ；
(3)將實(shí)施例1制備的量子點(diǎn)溶液分散于碳包覆的銅網(wǎng)上，隨后在室溫下干燥得到試樣，在高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)下成像，為單分散的納米顆粒，尺度約為4.3nm，如圖3所示。
[0013]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種CdSe量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于:選用Se粉作為硒源，乙酸鎘二水合物(C4H5CdO4.2H20)作為鎘源，使用溶劑配制成Se前體溶液和Cd前體溶液，將Se前體溶液快速注入到Cd前體溶液中，在90-160°C反應(yīng)2~30分鐘，制得CdSe量子點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdSe量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于:使用三辛基膦作為硒粉的溶劑，在60°C超聲30分鐘后，配制成Se前體溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdSe量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于:用油酸、1-十八碳烯和正辛胺作為乙酸鎘二水合物的溶劑，在130°C下攪拌30分鐘，得到Cd前體溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdSe量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于:兩種溶液在氮?dú)夥諊蟹磻?yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdSe量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于:在Se前體溶液和Cd前體溶液反應(yīng)后，在反應(yīng)液中加入己烷/甲醇溶液進(jìn)行沉淀純化，后用丙酮離心、沉淀，得到CdSe量子點(diǎn)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的制備方法制得的CdSe量子點(diǎn)，其特征在于:所制得的CdSe量子點(diǎn)，其晶體結(jié)構(gòu)為 閃鋅礦結(jié)構(gòu)，熒光發(fā)射峰的半寬高為34.6nm，尺寸為4.3±0.lnm。
【文檔編號(hào)】C01B19/04GK104030256SQ201410267256
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】李福山, 郭太良, 吳家祺, 查得斯科馬來(lái), 吳薇 申請(qǐng)人:福州大學(xué)