[发明专利]半导体荧光复合颗粒及其制备方法

说明书

本公开提供了一种半导体荧光复合颗粒，其包括具有多个荧光纳米晶的半导体荧光材料和氧化物材料，氧化物材料致密包覆半导体荧光材料，半导体荧光材料与氧化物材料的摩尔比为1:1至1:100，荧光纳米晶的粒径大小为5nm至30nm，半导体荧光复合颗粒的粒径大小为100nm至500nm、密度为2g/cm³至7g/cm³、比表面积为10m²/g至200m²/g。根据本公开，能够提供一种稳定性高且颗粒尺寸小的半导体荧光复合颗粒。另外，本公开还提供三种能够得到预定形貌的半导体荧光复合颗粒的制备方法。

技术领域

本公开涉及新材料领域，具体涉及一种半导体荧光复合颗粒及其制备方法。

背景技术

半导体纳米晶是一种新型的发光材料，具有荧光量子效率高、发光颜色可调以及高色纯度等优点，被广泛应用于光电器件领域。传统的半导体纳米晶的制备方法多数是在溶液中进行，例如高温热注射法、油包水法、配位合成法等，然而采用这些技术合成的半导体纳米晶稳定性差，容易被光、热、水分、氧气等腐蚀、分解，而且目前的溶液合成技术需要使用有机配体和大量有机溶剂或水，合成过程以及纯化过程会产生大量的废液，造成环境污染问题，直接影响了半导体纳米晶的应用前景。

为了提高半导体纳米晶的稳定性，通常会使用无机材料(例如二氧化硅，二氧化钛，氧化铝等)对半导体纳米晶进行包覆。例如，采用液相包覆法得到纳米晶氧化物复合体:在溶液中水解氧化物前体，使氧化物形成在纳米晶周围以进行包覆，但是这些包覆技术形成的氧化物外壳通常比较疏松，不能完全阻挡水分和氧气对半导体纳米晶荧光材料的腐蚀，半导体纳米晶荧光材料的光和热稳定性仍然不能满足实际应用的需求。因此，目前出现了采用高温固相合成与原位封装将纳米晶封装在氧化物内部的方法，具体而言，是将氧化物与纳米晶混合在高温下进行烧结，高温导致氧化物软化坍塌，纳米晶被氧化物包覆，从而得到高致密度的复合颗粒。

然而，在高温固相法中，在高温烧结时可能会造成颗粒与颗粒之间的团聚和粘连，导致最终合成的复合体的形貌不可控且颗粒尺寸较大(一般都大于10微米)，该尺寸和形貌的纳米晶氧化物复合体难以进行溶液加工(例如在溶液中的分散性不佳)，直接影响到半导体纳米晶的应用前景(例如限制了其在Micro-LED等高质量显示领域和生物成像领域的应用)。

发明内容

本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种稳定性强、颗粒尺寸小的半导体荧光复合颗粒、以及形貌可控的半导体荧光复合颗粒的制备方法。

为此，本公开的第一方面提供一种半导体荧光复合颗粒，其包括具有多个荧光纳米晶的半导体荧光材料和氧化物材料，所述氧化物材料致密包覆所述半导体荧光材料，所述半导体荧光材料与所述氧化物材料的摩尔比为1:1至1:100，所述荧光纳米晶的粒径大小为5nm至30nm，所述半导体荧光复合颗粒的粒径大小为100nm至500nm、密度为2g/cm³至7g/cm³、比表面积为10m²/g至200m²/g。

在本公开的第一方面中，半导体荧光复合颗粒包括半导体荧光材料和氧化物材料，其中，通过半导体荧光材料能够使半导体荧光复合颗粒具有良好的光电性质和荧光特性，氧化物材料致密包覆半导体荧光材料，并且半导体荧光复合颗粒的密度为2g/cm³至3g/cm³、比表面积为10m²/g至200m²/g，通过氧化物材料能够对半导体荧光材料起到良好的保护作用，降低外部环境对半导体荧光材料的影响，提高整体的稳定性；而且半导体荧光复合颗粒的粒径大小为100nm至500nm，这种小颗粒的半导体荧光复合颗粒能够便于进行溶液加工，进而应用在例如Micro-LED等高质量显示领域、生物成像领域等领域。