[发明专利]一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备具有多面体形状量子点荧光材料的方法，特 别是一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方 法及其应用。

背景技术

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺制造量子点的方法需 要高成本的真空设备。因此，采用这样的方法大量生产量子点是十分 困难的。与之相对应的，利用胶体化学过程在溶剂中合成量子点已经 获得了极大的成功。1993年，麻省理工学院Bawendi小组率先开发 了的胶体化学方法制备量子点的工艺，他们利用二甲基镉和硫，硒， 碲分别作为第II副族和第VI主族前驱体，采用正三辛基膦作为配体， 正三辛基氧化膦作为高沸点溶剂，合成尺寸均一的硫化镉，硒化镉， 以及碲化镉量子点。此外，加州大学伯克利分校的Alivisatos小组 利用三辛基膦作为配体，氧化镉和三辛基硒分别作为第II副族和第 VI主族元素的前驱体，十六烷基胺和三辛基氧化膦作为溶剂，开 发了合成硒化镉量子点的更安全的方法。

随后，大量的研究都集中在核-壳量子点的合成，通过在一种量 子点核表面包覆另外一种具有较大的能带隙的化合物半导体，以提高 量子点的荧光量子产率、光稳定性和化学稳定性。由于上述的核-壳 量子点具有更高的荧光量子效率和非常好的光学和化学稳定性，因此 它们在实际应用中具有更大的潜力，如用于各种荧光材料和生物标记 材料。

然而，传统的核－壳量子点的制造涉及的合成方法十分复杂，采 用的是“多步法”。具体而言，需要在合成核和量子点的每个中间过 程中，终止反应，清除掉所有配体和前驱体，需要使壳的生长过程 维持在适当的温度，需要在壳的生长过程中加入新的表面活性剂。此 外，还需要一系列的纯化步骤，使量子点和未反应的前驱体分离，这 是都是非常繁琐、复杂的合成工艺。因此，近二十多年来年，大规模 合成高质量核－壳量子点材料的制备工艺一直是一个急需解决的技 术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是针对现有的核-壳量子点制造方法的缺点，提供 一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法及 其应用。

一种制备具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方 法，所述方法的步骤为

(1)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体，形成量 子点单晶核；

(2)混合含有第II副族金属和第VI主族非金属的前驱体形成量子 点单晶壳；

(3)在25℃～150℃的温度下使混合物反应时间为5～120分钟；

(4)通过控制步骤(3)的混合物形成具有多面体形状的单晶核－单 晶壳量子点。

进一步的，所述的第II副族金属中至少包括锌、镉和汞三者之 中任一种元素。

进一步的，所述的第VI主族非金属元素中至少包括硫、硒和碲 三者中任一种元素。

进一步的，所述步骤(3)中混合物的反应环境为发生在氮气气 氛或氩气气氛中至少任一种惰性气体保护条件。

进一步的，所述步骤(3)中混合物的反应环境保持发生在等于 或低于大气压条件下进行。

采用上述任一项中所述的单晶核/单晶壳量子点，所述的单晶核/单晶 壳量子点用于生物医学和光子领域。

进一步的，所述的生物医学为生物细胞和生物组织的荧光标记材 料。

进一步的，所述的光子领域为发光二极管(LED)和显示器件。

采用上述技术方案的有益效果是：采用本方案中所述的一种制备 具有多面体形状的单晶核/单晶壳量子点荧光材料的方法较以往的 “多步法”而言制备方法更加简便、安全和稳定，也使得产品的品质 更好。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式制造单晶核－单晶壳量子点的的流程 图；

图2是根据本发明制备的具有第一激子吸收峰在470纳米的量子点的 紫外可见吸收光谱的曲线图；

图3是根据本发明制备的具有第一激子吸收峰在500纳米的量子点 的紫外可见吸收光谱的曲线图；

图4是根据本发明制备的具有第一激子吸收峰在500纳米的量子点 的光致发光光谱的曲线图；

图5是根据本发明制备的具有第一激子吸收峰在595纳米的量子点的 紫外可见吸收光谱的曲线图；