[发明专利]一种CdSe@CdS核壳结构量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于量子点的制备领域，具体涉及一种CdSe@CdS核壳结构量子点的制备方法。

背景技术

量子点材料的性能除了与其化学组成有关外，还与其颗粒的尺寸大小及分布的均一性、颗粒的结晶性等有关。目前，量子点的制备方法主要有微乳液法、水热法、沉淀法等，其中微乳液法是最常用的方法，其装置简单、易操作、产物粒径均一，通过调整微乳液的组成，可简便而有效地控制产物的大小。然而，单纯的微乳液法制备的纳米粒子结晶性较差，存在较多的缺陷，这些缺陷成为非辐射复合中心，影响了纳米半导体的光电性能。水热法是一种常见的制备纳米材料的方法，它具有粒子纯度高和结晶度高的优点，但是产物粒子的大小不易控制，均一性较差。另外，目前核壳结构量子点材料的制备，不管是微乳液法还是其它方法，一般是先制备出核粒子，再加入生成壳层的反应物，进行壳层的沉积生长，这种方法难以避免核粒子的团聚，因而产物的单分散性较差，结晶度也不好。这些都影响了量子点的相关性能的发挥。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种CdSe@CdS核壳结构量子点的制备方法。本发明采用微乳液法和水热处理法相结合，制得尺寸小且均一、晶化程度高、单分散性好的CdSe@CdS核壳结构量子点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种CdSe@CdS核壳结构量子点的制备方法：先在含有硫脲、硒源和过量Cd²⁺离子的微乳体系中合成出核粒子CdSe，然后将此反应体系进行水热处理，利用硫脲分解产生的S^2-在CdSe表面外延生长出一层CdS，形成CdSe@CdS核壳结构量子点。

所述的CdSe@CdS核壳结构量子点的制备方法，采用一次性加料，两阶段反应，第一阶段是核粒子CdSe的生成，反应条件为氮气保护下30℃下恒温反应10分钟，第二阶段是壳层CdS的生成，采用水热处理，反应条件为密封80 ℃下反应12 h。

所述的CdSe@CdS核壳结构量子点的制备方法，具体步骤为：

1）核粒子CdSe的制备：

a. 称取0.016 g硒粉和0.08 g KBH₄，加入到2 mL二次去离子水中，在氮气保护下反应20 min左右，得到KHSe水溶液；

b. 配制两种微乳液，微乳液1：8.1 mL环己烷、6 mL吐温80、9 mL正己醇、0.6 mL 0.2~0.3 M硝酸镉和0.4 M硫脲的水溶液；微乳液2：8.1 mL环己烷、6 mL吐温80、9 mL正己醇、0.6 mL 0.1 M KHSe水溶液；

c. 将两份微乳液置于30℃的恒温水浴锅中，并在氮气保护下搅拌30 min至澄清透明后，于搅拌下将微乳液2逐滴加入到微乳液1中，控制滴加速度为每秒两滴，整个过程均处于氮气保护下，反应10 min后得到稳定的含CdSe量子点的微乳液；

2）壳层CdS的生长：将含CdSe量子点的微乳液倒入到100 mL带聚四氟乙烯内衬的反应釜中，封盖后于80 ℃下反应12 h后，离心分离，弃上清液，将所得砖红色沉淀用无水乙醇反复洗涤3次，于60 ℃下真空干燥，得到CdSe@CdS核壳结构量子点产物粉末。

一种如上任一项所述的制备方法制得的CdSe@CdS核壳结构量子点，在太阳能电池、发光器件和光学生物标记中均有应用。

本发明的有益效果在于：

1）本发明综合利用了微乳液法和水热法的优点，采用一次性加料，两阶段反应，而且这种“一锅式”的两阶段反应与常规的两次投料、两阶段反应方法相比，能利用硫脲对第一阶段生成的CdSe核粒子的包裹作用，提高核粒子乃至最终的核壳结构粒子的单分散性、减小产物粒径；

2）本发明得到的CdSe@CdS核壳结构量子点尺寸小且均一、晶化程度高，通过改变微乳液的组成和反应条件可灵活控制粒子的尺寸；并且制备工艺简单、操作方便。

附图说明

图1和图2为利用本发明制备的CdSe@CdS核壳结构量子点的不同分辨率透射电镜照片，由图可以看出，产物的粒径均一，约为7nm；

图3为利用本发明制备的CdSe@CdS核壳结构量子点的动态光散射粒度分布图，显示产物的粒径主要分布在7nm左右；