[发明专利]一种非水相ZnS量子点的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米级固体发光材料合成领域，特别是一种非水相ZnS量子点的合成方法。

背景技术

量子点材料是一个涉及多学科的交叉领域，具有荧光量子产率高、激发波长范围宽、发射波范围窄等优点，使其在太阳能电池、发光二级管、纳米激光器、纳米生物探针、生命编码等多个领域具有非常诱人的应用前景。其中ZnS是典型的II-VI族宽带隙半导体发光材料，具有超快速的光学非线性响应及（室温）光致发光等特性，被广泛用于各种光致发光、电致发光装置、非线性光学装置、固态激光等，是一种非常有潜在应用价值的荧光材料。

ZnS量子点的合成方法包括固相法、气相法、液相法等，其中以液相共沉淀法最为简洁方便，可以控制得到球形的、窄粒度分布的、均匀分散的ZnS量子点。所述液相法主要有两种，一种是在水相中合成，另一种是采用胶体化学的方法在有机相中合成。量子点的水相合成是通过在水溶液中加入稳定剂如硫化甘油、聚磷酸盐、巯基丙酸等制备的。虽然在水溶液中直接合成量子点操作简单、成本小、毒性小，但是存在量子点荧光产率低，粒径分布范围大等缺点，不利于应用。

中国专利CN101704516A公开了一种在水相中合成具有均匀粒径分布的量子点的方法，该方法首先用种类不同的双亲性高聚物溶于水，当它们在水相中的浓度大于其自身的临界浓度时便可形成规则的胶束，用镉巯基复合物前驱体和NaHSe、NaHTe、Na2S或硫脲前驱体在形成的胶束孔道中反应合成CdS、CdSe、CdTe等量子点并利用冷凝回流或在水热反应釜中进行量子点的生长，虽然能形成具有均匀粒径分布的量子点，但是合成时间长、反应温度高，反应还需要惰性气体保护，操作麻烦。

中国专利CN101381600A公开了一种生物相容的水相量子点的制备方法，该方法将金属前驱体溶于油酸与十八烯混合液，在氩气氛围中，再加入油胺和三辛基氧化磷溶液后加热至150～300℃，迅速注入三辛基磷化合物前驱体，取样后在丙酮中沉淀得到核量子点，再采用交替离子注入法或乙基黄原酸盐裂解法制备量子点核壳结构，最后得到CdS和ZnS等包覆的CdSe/PbS等核壳量子点。该方法最大的缺点是前驱体溶液配制复杂，反应温度高，操作步骤繁琐，不利于工业生产。

中国专利CN101319140A公开了一种CdSeTe/CdS/ZnS核壳壳型量子点的制备方法，选用镉的无机盐作为包壳用Cd前体，(TMS)₂S作为包壳用S前体，形成CdS壳前体储备溶液，将CdS壳前体储备溶液与CdSeTe量子点溶液反应，获得CdSeTe/CdS量子点溶液，选用锌的无机盐作为包壳用Zn前体，(TMS)₂S作为包壳用S前体，形成ZnS壳前体储备溶液，将ZnS壳前体储备溶液与CdSeTe/CdS量子点溶液反应，纯化得到量子点，其荧光发射峰的范围为630～870nm，半峰宽为30～50nm。本发明可获得荧光发射发射波长位于红光-近红外波段的量子点，但是材料含有Se，Cd，Te成分，其毒性较大，原料性质不稳定，成本很高，极大地限制了量子点的应用。

中国专利CN101168663A公开了一种硒化镉（CdSe）/硫化镉（CdS）/硫化锌（ZnS）核壳量子点的制备方法，利用乙基黄原酸镉和乙基黄原酸锌分别与硬脂酸镉和硬脂酸锌溶于油胺与油酸混合溶剂中，作为核CdSe量子点的包覆层CdS及ZnS的前驱体液，在一定温度下，慢慢滴入溶有核CdSe量子点的十八碳烯与十八烷基胺的混合溶液中，获得CdSe/CdS/ZnS核壳量子点。该方法最大的缺点是前驱体溶液配制复杂，需用溶剂较多，工艺复杂，不安全，难操作，且反应温度较高。

目前，关于半导体量子点的制备和各项性能的研究还不很完善，制备的量子点材料的物理和化学性质还不够稳定，且与生物大分子的链接仍然是个难题。用非水相合成ZnS量子点，荧光量子产率大大提高，国内还没有相关报道，本发明制备的ZnS量子点尺寸分布均匀、很少团聚、颜色可调，且光化学稳定性高、荧光寿命长。而且该方法操作简单、适用性强、适合批量生产。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种操作容易、荧光量子产率高、抗衰退性强且颜色可调的非水相ZnS量子点的合成方法。

本发明的技术方案：

一种非水相ZnS量子点的合成方法，步骤如下：

1）将三聚磷酸钠、乙酸锌或硫化钠、有机溶剂混合混匀，在温度为10-90℃条件下搅拌，搅拌速度为1000-3000r/min，反应30分钟时间，得到反应液；