[发明专利]一种合金纳米晶的制备方法

说明书

本发明提供了一种合金纳米晶的制备方法，包括步骤：S1、提供包括至少两种金属阳离子的阳离子前体溶液；S2、提供阴离子前体溶液，阴离子包括硫族元素；S3、将阳离子前体溶液和阴离子前体溶液在含有仲膦或者仲膦氧化物的溶液体系中发生反应，形成合金纳米晶。本发明同时还提供了一种调控合金纳米晶荧光发射波长蓝移的方法：通过在合金纳米晶的制备中添加仲膦或者仲膦氧化物，使合金纳米晶荧光发射波长蓝移。本发明的制备方法，可以在固定所有前体用量、反应温度和反应时间的条件下，仅通过调节制备合金纳米晶时所添加的仲膦或者仲膦氧化物的种类和用量，实现合金纳米晶能级结构和荧光特性的调控。

技术领域

本发明涉及纳米晶体制备技术领域，尤其涉及一种合金纳米晶的制备方法。

背景技术

半导体纳米晶是一种具有优异物理特性和化学特性的经典半导体纳米材料，在平板显示、生物标记、发光二极管、光伏器件和催化等领域具有巨大的应用前景，目前已经发展成为物理学、化学以及材料学等许多学科最活跃的研究领域之一。为了实现半导体纳米晶的价值，无论是基础研究还是实际应用，都需要对其能级结构和光学性质进行精确的调控。不同于二元半导体纳米晶的依靠粒径调节，三元及三元以上半导体纳米晶的调控手段更多，且合金型的纳米晶在发光纯度、量子效率、稳定性和闪烁方面都具有更加优秀的表现，已逐渐成为纳米晶材料领域的研发重点。

能级结构决定了纳米晶的带边吸收和荧光波长，还会对纳米晶的荧光半峰宽、量子产率、稳定性、生物毒性等产生影响，这些特性共同决定了纳米晶在光电子器件和生物医学领域的应用价值和性能。例如，利用CdS和ZnS能级结构的不同，在其合金化的CdZnS纳米晶中，可以通过调节Cd/Zn的比例，实现纳米晶发光颜色的调节(J.Phys.Chem.C 2012,116,15167)。再如，通过增加Se的量可以降低Cu₂ZnSn(S_1-xSe_x)₄合金纳米晶的带隙，进而提高其导电性(J.Am.Chem.Soc.2011,133,15272)。

常规的控制合金纳米晶能级结构的方法主要有：调控界面合金化的程度、离子置换以及按一定比例进行投料。一般而言，界面合金化的程度有限，并不适用于所有元素；离子置换过程中可能引入新的缺陷，造成量子产率降低等消极影响；而按一定比例进行投料的方式，当需要对纳米晶的能级、发光位置进行调节时，每次都必须改变前驱体的投料比，工艺相对繁琐。而且由于前驱体活性的天然差异等影响，也并不能解决所有问题。例如，由于Cd(OA)₂的活性远高于Zn(OA)₂，且在有机体系中又很难选择出与Cd(OA)₂活性相当的Zn源，这就使得即便大幅度提高溶液体系中Zn/Cd的比例，仍旧很难合成出宽带隙发射蓝光的CdZnSe纳米晶(Chem.Mater 2008,20,531)。

因此，目前迫切需要寻找一种工艺简单且能够快速有效的制备能级结构可调的合金纳米晶的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种合金纳米晶的制备方法，以通过一种简便快捷的方式实现合金纳米晶能级结构和荧光特性的调控。

根据本发明的一个方面，提供了一种合金纳米晶的制备方法，包括步骤：S1、提供包括至少两种金属阳离子的阳离子前体溶液；S2、提供阴离子前体溶液，阴离子包括硫族元素；S3、将阳离子前体溶液和阴离子前体溶液混合形成合金纳米晶；制备方法还包括添加仲膦或者仲膦氧化物的步骤，以使阳离子前体和阴离子前体在含有仲膦或者仲膦氧化物的溶液体系中发生反应形成本发明的合金纳米晶。

优选地，仲膦或者仲膦氧化物添加到S1步骤中阳离子前体溶液中。

优选地，仲膦或者仲膦氧化物添加到S2步骤中阴离子前体溶液中。

优选地，仲膦或者仲膦氧化物与阳离子前体溶液、阴离子前体溶液同步混合。