[发明专利]ZnTe/ZnSe核壳型量子点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种ZnTe/ZnSe核壳型量子点及其制备方法。

背景技术

ZnTe是一种重要的直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体发光材料，为闪锌矿结构，属面心立方晶体，其量子点具有较宽的禁带宽度（2.5eV以上），通过控制其尺寸大小，可以使荧光范围从蓝色覆盖到黄绿色，但ZnTe量子点具有不少结构上的缺陷，导致其实际的荧光效率很低并且难以保持稳定。要想实现ZnTe在光电和生物领域内的广泛应用，必须获得量子产率高并且发光稳定的ZnTe材料。

在酸性条件的水溶液中，Zn源和碲源在分散剂的作用下，反应结合生成ZnTe量子点溶液。与传统的金属有机热解工艺相比，水相工艺操作简单、反应温度低，得到的产物具有良好的生物兼容性。与碱性条件下相比，在酸性条件下可以防止Zn离子的水解产生ZnO或ZnOH，有利于ZnTe量子点的形成。通过3-巯基丙酸（MPA）和巯基乙酸(TGA)两种羧酸分子作为稳定剂，均能提高ZnTe量子点的稳定性。但由于TGA和MPA碳链长度不同，它们在作为稳定剂修饰ZnTe时，又有不同的作用：1，由于短碳链的TGA更容易结合处在ZnTe量子点的表面。而且，短碳链的TGA空间位阻比较小，它能更有效敦钝化量子点表面的缺陷，从而在提高ZnTe量子点的荧光强度上起着主要作用；2，长碳链的MPA空间位阻比较大，能在钝化量子点表面缺陷的同时，很好地防止ZnTe表面基团的氧化和杂质粒子的渗入。两者各自的优点是制备高质量ZnTe量子点有效保证。我们制备出直径5nm，颗粒分布均匀且分散性良好的ZnTe量子点，荧光产率达到10.19%，在365nm紫外灯下发出黄绿色光，并采用ZnSe对其表面修饰，成功制备ZnTe/ZnSeII型核壳结构量子点，包覆ZnSe壳层之后量子点的量子产率有明显的提高达到21.90%，室温陈化2个月后，荧光衰减较弱稳定性较好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光强度高、发光稳定、毒性低的ZnTe/ZnSe核壳型量子点。本发明的目的之二在于提供该量子点的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ZnTe/ZnSe核壳型量子点，其特征在于该量子点是以ZnTe为核，在其表面修饰ZnSe；所述的ZnTe核的粒径在4.5nm～5nm之间；所述的核与壳的质量比在1：2～2：3之间。

一种上述的ZnTe/ZnSe核壳型量子点的方法，其特征在于该方法的具体步骤为:

a.在惰性气氛保护下，将NaBH₄、碲粉溶于按2：1～3：1的摩尔比溶于去离子水中，搅拌反应至黑色碲粉全部消失，生成淡紫色透明澄清溶液I，即NaHTe溶液，其中NaHTe的浓度为0.12mol/L～0.2mol/L；

b.在惰性气氛保护下，将乙酸锌、3-巯基丙酸和巯基乙酸按1.6：2：3的摩尔比溶于去离子水中，调节pH至5.5～6.5之间，搅拌反应30min～1h，得到无色透明澄清溶液II，即Zn(Ac)₂混合溶液，其中Zn(Ac)₂的浓度为10mmol/L～20mmol/L；

c.在惰性气氛保护下，将步骤a所得溶液I注入到步骤b所得溶液II中，常温磁力搅拌反应，之后在90℃～100℃之间下，搅拌反应4h～6h后得到无色透明澄清的ZnTe量子点溶液；其中NaHTe和Zn(Ac)₂的摩尔比为：1：2～1：3之间；

d.在惰性气氛保护下，将NaBH₄和硒粉按2：1～3：1的摩尔比溶于去离子水中，常温下搅拌反应至黑色硒粉全部消失，生成无色透明澄清溶液III，即NaHSe溶液，其中NaHSe的浓度为0.12ml/L～0.2ml/L；

e.在惰性气氛保护下，，将步骤d所得溶液III注入到步骤b所得溶液II中，常温下搅拌反应2h，之后在95℃~100℃温度下，搅拌反应4h～6h后得到无色透明澄清的ZnTe/ZnSe量子点溶液；其中溶液III和溶液II的体积比为：1：(49~51)。

本发明制备的ZnTe/ZnSe量子点具有稳定性好、团聚少等特点，使其在生物荧光标记和光电材料等领域显示出很大的应用前景。