[发明专利]一种ZnO量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物半导体量子点制备领域，特别是涉及一种ZnO量子点的制备方法。

背景技术

ZnO量子点作为优异的半导体氧化物材料，在光、电等方面性能优越，主要体现在强烈的紫外吸收和显著的量子限域效应、紫外激光发射以及光催化等方面。同时ZnO量子点是一种直接宽带隙半导体，其室温下带隙宽度为3.37eV，激子束缚能约为60meV，其有良好的蓝光和紫外发射性能，高的激子束缚能和低阈值光泵发射，容易实现高效的受激发射，通常地，工业中关注紫外发光峰的纯度，也即，具有单一紫外发光峰的ZnO量子点能够在工业中得到广泛应用。

目前，ZnO量子点的制备通常采用物理法和化学法。其中，物理法制备的ZnO量子点晶体缺陷很少，可以实现室温下产生单一、强烈紫外激子发射的要求，但费用昂贵的缺点大大地限制了它们的应用。

因具有设备简单，成本低，易进行工业化生产等优点，工业中多采用湿化学法、沉淀法、微乳液法、水热法、模板法、溶胶-凝胶法等化学方法来制备ZnO量子点，其中，湿化学法最为常用，这种方法需要有大量的溶剂、复杂的工艺步骤和长的生长时间，由于这种生长是不可控的，加上ZnO量子点的天然特性，使得制备出ZnO量子点的表面存在大量缺陷，也即，现有湿化学法制备出的ZnO量子点具有缺陷发光峰相对强度大这一缺点，这与单一紫外发光峰的ZnO量子点的需求是背道而驰的。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够克服现有湿化学法制备出的ZnO量子点具有缺陷发光峰相对强度大这一缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种ZnO量子点的制备方法，能够有效抑制ZnO量子点存在的缺陷发光峰，得到单一、强烈紫外激子发射的ZnO量子点。

为了解决上述问题，本发明公开了一种ZnO量子点的制备方法，包括：

将醋酸锌和有机物在50℃搅拌条件下溶解于异丙醇中，得到溶液A；

将碱金属氢氧化物溶解于异丙醇中，得到溶液B；

混合溶液A和溶液B，得到ZnO量子点。

优选的，所述有机物包括聚乙烯基吡咯烷酮和聚醋酸乙烯酯。

优选的，所述溶液A中锌离子的浓度范围为0.0001-0.006mol/L。

优选的，所述溶液B中碱金属氢氧化物的浓度为0.02mol/L。

优选的，所述混合溶液A和溶液B得到ZnO量子点的步骤，包括：

在超声条件下，将溶液B逐滴滴加到溶液A中，使得锌离子和氢氧根离子摩尔比为1∶2，得到ZnO量子点。

优选的，在将醋酸锌和有机物在50℃搅拌条件下溶解于异丙醇中时，所述醋酸锌中锌离子和有机物的摩尔配比范围为(5∶3)-(5∶10)。

优选的，所述聚乙烯基吡咯烷酮的分子量为30000g/mol。

优选的，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。

优选的，所述方法还包括：

将溶液A在0℃陈化24h，以陈化24h后的溶液作为溶液A。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明在采用湿化学法制备ZnO量子点的过程中，在溶剂中加入有机物，由于有机物中的官能团能够修饰量子点表面缺陷，从而能够有效抑制ZnO量子点存在的缺陷发光峰，这样，本发明通过湿化学法能够制备得到具有单一、强烈紫外激子发射的ZnO量子点，从而为其实现实际应用提供了可能。

其次，本发明所使用的试剂是醋酸锌、PVP、异丙醇和碱金属氢氧化物，使得制备ZnO量子点的成本低廉；得到的ZnO量子点的粒径均一，所制备的颗粒尺寸范围为4-6nm；对环境的污染小；水溶性以及稳定性好，其水溶液静置30天后，发光特性几乎没有变化，并且没有团聚现象，对其实现在生物检测等领域的实际应用提供了可能。

总之，本发明能够避免已有制备ZnO量子点方法的高费用、缺陷发光峰相对强度大、水溶性以及可控性差等缺点，并且能够在工艺简单的前提下，制备得到表面缺陷少、可控性好且粒径均一、水溶性好且稳定的ZnO量子点。

附图说明

图1是本发明一种ZnO量子点的制备方法实施例1的流程图；

图2为Zn²+与PVP摩尔量比分别为(5∶0)、(5∶3)、(5∶8)样品的荧光光谱图；

图3为Zn²+与PVP摩尔量比5∶8样品未静置和静置30天后荧光光谱图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。