[发明专利]一种大尺寸厚壳层的无镉蓝光量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料技术领域。本发明提供了一种大尺寸厚壳层的无镉蓝光量子点的制备方法，本发明首先合成小尺寸的ZnSe种子，随后单独制备了同时含有Zn和Se元素的ZnSe前驱体，连续附着在ZnSe种子表面，获得大尺寸ZnSe晶核；通过调节Zn、Se和S离子的比例，制备了同时含有三个元素的ZnSeS前驱体，从而合成了具有梯度渐变能隙的ZnSe_xS_1‑x合金壳层，构建了梯度渐变的势阱；最后通过薄层ZnS外壳层的包覆，进一步提升电子和空穴波函数交叠，提高其发光效率。本发明中大尺寸的硒化锌晶核保证了纯正的蓝光发射，梯度渐变壳层的包覆在修饰量子点表面缺陷的同时，也丰富了整体量子点的光学和电学特性。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种大尺寸厚壳层的无镉蓝光量子点及其制备方法和应用。

背景技术

量子点作为新型半导体纳米晶体，由于其尺寸可调、发射线宽窄、高荧光量子产率以及吸收截面大等特性，已经被广泛应用于光电显示照明技术、太阳能电池、生物传感等多个领域。近年来，QLED显示技术取得了重大的突破，含镉量子点QLED由于材料性能的进一步提升，使得器件的亮度、外量子效率以及器件稳定性等关键参数都已满足显示要求，但是由于其具有剧毒性，使得QLED显示产品的商业化进程大大受限。因此无镉量子点材料及其QLED显示技术的发展还有待进一步开发。

目前，以InP为核心的无镉红光和绿光量子点研发取得了较大进展，而无镉蓝光量子点的研究仍然具有一定的挑战性。无镉蓝光量子点主要以ZnSe为发光核心，ZnS作为壳层材料，通过合成工艺的调控从而制备高质量的蓝光量子点。然而，如何调控以ZnSe为核心的量子点发射至纯正蓝光发射成为了研究难点。三星团队通过Te元素的掺杂，成功制备了高质量的ZnSeTe/ZnSe/ZnS蓝光量子点，但是由于其发射光谱具有严重的拖尾问题，严重限制了高纯色彩QLED显示技术的革新。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种大尺寸厚壳层的无镉蓝光量子点及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种大尺寸厚壳层的无镉蓝光量子点的制备方法，包含下列步骤：

(1)在保护气氛下，将硬脂酸锌、硒粉和十八烯混合后进行反应，得到混合体系；

(2)将混合体系和硒化锌前驱体混合后进行反应，得到硒化锌晶核；

(3)将硒化锌晶核的十八烯溶液、前驱体A、前驱体B、前驱体C、硫化锌前驱体和混合溶剂混合后进行反应，即得所述大尺寸厚壳层的无镉蓝光量子点。

作为优选，步骤(1)中所述硬脂酸锌和硒粉的摩尔比为1：0.4～0.6，所述硬脂酸锌和十八烯的摩尔体积比为1mol：10～12L。

作为优选，步骤(1)中所述反应的温度为280～300℃，时间为15～25min。

作为优选，步骤(2)中所述硒化锌前驱体包含硬脂酸锌、硒粉、十四酸、十八烯和三丁基膦；

所述硬脂酸锌和硒粉的摩尔比为1.4～1.6：1.8～2.2；

所述硬脂酸锌和十四酸的摩尔比为1.4～1.6：8～10；

所述硬脂酸锌和十八烯的摩尔体积比为1.4～1.6mol：2.5～3.5L；

所述硬脂酸锌和三丁基膦的摩尔体积比为1.4～1.6mol：2.5～3.5L。

作为优选，步骤(2)中混合的方式为将硒化锌前驱体滴加至混合体系中，所述滴加的速率为5～7mL/h；

步骤(2)中所述硒化锌晶核的发射光谱为440～460nm。