[发明专利]一种具有超大Stokes位移的环保型三元量子点材料的制备

说明书

本发明提供了一种具有超大Stokes位移的环保型三元量子点材料的制备方法，是将SH‑Fru溶于蒸馏水中，加入CuCl₂·2H₂O和InCl₃·4H₂O，在氮气保护下，加入NaOH溶液调节pH至为10~13，再加入CS(NH₂)₂搅拌混合均匀，于140~160℃下水热反应20~24h，冷却至室温，过滤，得到三元量子点材料Fru‑CuInS₂ QDs。在氮气保护下，向上述Fru‑CuInS₂ QDs中加入ZnCl₂和CS(NH₂)₂，搅拌混合均匀，于140~160℃下水热反应20~24h，冷却至室温，得到三元量子点材料CuInS₂/ZnS QDs。Fru‑CuInS₂ QDs和CuInS₂/ZnS QDs无毒、环保廉价、光学性质稳定，且在近红外区具有超大的Stokes位移，并能够产生高亮度荧光，有望用于太阳能电池、荧光探针及生物光学成像材料。

技术领域

本发明涉及一种三元量子点材料的制备方法，具体涉及一种具有超大Stokes位移的环保型三元量子点材料的制备方法。

背景技术

量子点（Quantum dots，QDs）又称半导体纳米晶，呈近似球形，其三维尺寸在2-10nm范围内，是一种由第一族(铜、银)、第三族(铟、镓、铝)和第六族(硫、硒、碲)元素组成的毒性较低且极小的半导体纳米晶体，呈现出特殊的光、电、磁学性质，在生物医学、太阳能电池、显示照明等领域具有非常广泛的应用。目前，人们对QDs的研究应用主要集中在CdS、CdTe、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS等二元族QDs上。但是众所周知，Cd²⁺是一种具有毒性的重金属离子，因此，含Cd²⁺的二元QDs的使用不符合当前对环境友好型材料的战略要求，并且因为这一特性限制了其在生物医学、太阳能电池等领域的相关应用。

I-III-VI型QDs克服了传统量子点含有较多的重金属元素(镉或铅)对环境的毒害问题。它有效的降低了量子点的生物毒性，扩大了量子点的应用范围。这些三元量子点主要是具有黄铜矿结构的直接窄带隙半导体。与传统的二元量子点相比，三元量子点没有明显的第一激子峰，发射光谱宽，Stokes位移超大。同时，它们的红外吸收系数大，并且平均荧光寿命高于二元量子点。另外，由于其独特的光学特性，三元量子点已被广泛用于许多光电器件中，并有望用于生物医学领域。半导体三元量子点通过提供比传统有机染料更亮和光稳定性更好的荧光探针，可以显著影响生物医学近红外(NIR)成像的性能。传统的荧光成像波长大多集中在可见光区（波长400 -750 nm），存在组织穿透深度低和空间分辨率低的缺陷。研究表明，近红外区荧光 (Near Infrared, 750-1350 nm）能有效实现对生物体的深组织成像，在肿瘤靶向标记时，具有更好的准确性，空间分辨率更高，且成像不受生物组织自发荧光的干扰。而且，近红外量子点不仅保留了传统可见光范围量子点的优势外，还具有很多独特的光化学特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有超大Stokes位移的环保型三元量子点材料的制备方法。本发明制备了价廉、环境友好型的由Ⅰ-Ⅱ-Ⅳ族元素组成的近红外三元量子点材料，以达到降低毒性、环保价廉的目标，是一种具有超大Stokes 位移，高荧光亮度的NIR荧光材料。

一、三元量子点材料的制备

1、SH-Fru- CuInS₂ QDs的制备