[发明专利]CdSe/CdS核-壳结构量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子点技术领域，更具体涉及CdSe/CdS核-壳结构量 子点的制备方法。

背景技术

量子点通常指半径小于或接近于其波尔激子半径的纳米颗粒。量 子点材料的研究是一个涉及多学科交叉领域的研究，除半导体量子点 外，还有金属和其它物质的量子点，本文中所提及的量子点除特殊说 明外均指半导体量子点。半导体量子点是纳米尺度原子和分子的集合 体，一般粒径范围在2-40nm。由于量子点具有发射波长可调、量子产 率高等特点，在光电器件和生命科学领域中具有广泛的应用前景。量 子点分为单一量子点和核-壳结构的量子点，以CdSe量子点为例，由于 单一CdSe量子点容易氧化、不稳定，发光效率低，因此，在单一的CdSe 量子点表面外延生长一层CdS壳结构，制备CdSe/CdS核-壳结构量子点 能够在一定程度上减少量子点表面的大量缺陷，提高量子点的发光性 能。

现有技术中，已经公开了多种制备CdSe/CdS核壳结构量子点的方 法。例如，中国专利文献CN1317737C公开了一种制备硒化镉/硫化镉 核-壳结构量子点的方法，该专利中先在烷基羧酸镉或油酸镉中加入有 机包覆剂和甲苯，然后加入硒脲的水溶液，加热到甲苯和水的沸点以 上进行反应得到含有硒化镉半导体纳米粒子的透明溶胶；再以合成的 硒化镉为原料溶于甲苯中，加入有机酸镉和有机包覆剂，最后加入硫 脲的水溶液，加热到甲苯和水的沸点以上进行反应，分离有机相后进 行纯化处理得到硒化镉/硫化镉核-壳结构量子点。在上述专利中，使 用了毒性较大的甲苯作为有机溶剂，由于该方法对环境的污染大，因 此推广应用受到很大限制。

中国专利文献CN1321466C公开了一种硫化镉量子点的制备方 法，该专利选择使用2-18个碳的烷基羧酸镉或氧化镉为镉源，硫脲或 硫代乙酰胺为硫源，油酸或三辛基氧膦为包裹剂，水和不溶于水的有 机化合物为溶剂；镉源、包裹剂及不溶于水的有机溶剂在80℃-100℃ 的温度下加热至无色透明，其中，用作溶剂的有机化合物为苯、甲苯、 环己烷、正己烷或正庚烷，等冷却到40℃以下后，再与等体积的硫源 水溶液共同加入具有聚四氟乙烯衬里的高压釜内，形成一个两相体系； 反应在120℃-180℃的温度下在高压釜内完成。在上述专利中，使用了 毒性远小于甲苯的正庚烷作为溶剂在高温下制备了硫化镉量子点，但 是三辛基氧膦为有机膦，选择它作为包裹剂时，毒性很大。

本发明人考虑，由于正庚烷的毒性小，因此可以考虑使用正庚烷 作为溶剂制备CdSe/CdS量子点，但在现有技术中：无论是采用甲苯制 备CdSe/CdS核-壳结构的量子点还是使用正庚烷等溶剂制备硫化镉量 子点，均需要将溶液加热至水相和甲苯或正庚烷等有机相的沸点以上 的温度进行反应才能制备质量较好、发光效率较高的量子点。现有理 论认为：在水相和有机相的沸点以上的温度进行反应时，反应容器内 形成气相和液相，在气相和液相的界面处，水相和有机相能够充分的 进行接触，因此容易制备质量较好、发光效率较高的单一结构的量子 点或核-壳结构的量子点。本发明人经过研究发现，使用正庚烷作为溶 剂时，如果在较低温度下通过控制合适的反应条件，在液相中也能够 使水相和有机相形成有利于制备质量良好、发光效率较高的CdSe/CdS 核-壳结构的量子点的反应界面。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种环境污染小、反应条件温 和的CdSe/CdS核-壳结构量子点的制备方法，通过该制备方法制备的 核-壳结构量子点发光效率高，质量稳定。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种CdSe/CdS核-壳结构量 子点的制备方法，包括：

取硒脲水溶液与烷基羧酸镉的正庚烷溶液混合得到第一混合液， 将所述第一混合液加热至40℃～70℃，搅拌所述第一混合液进行反应， 从反应后的有机相溶液中分离出CdSe量子点；

取所述CdSe量子点加入到烷基羧酸镉的正庚烷溶液中；

取硫脲水溶液与所述含有CdSe量子点的烷基羧酸镉的正庚烷溶 液混合得到第二混合液，将所述第二混合液加热至40℃～70℃，搅拌 所述第二混合液进行反应得到CdSe/CdS核-壳结构的量子点；

所述烷基羧酸镉的正庚烷溶液由烷基羧酸镉、有机包覆剂和正庚 烷组成。

优选的，所述从反应后的有机相溶液中分离出CdSe量子点具体为：