[发明专利]一种通过烷基硫醇溶解硫族氧化物实现无膦制备硒或碲化物半导体量子点的方法

说明书

本发明属于荧光量子点制备技术领域，具体涉及一种无膦制备油溶性硒或碲化物半导体量子点的方法，特别是涉及一种以二氧化硒或二氧化碲为原料在烷基硫醇中还原溶解的方法制备硒或碲前驱体，并利用此前驱体制备高质量功能性硒或碲化物半导体量子点的方法。本发明的核心内容是用烷基硫醇去溶解硒或碲的二氧化物，获得硒或碲的溶液。本发明所使用的烷基硫醇和硒或碲的二氧化物均为常见的稳定的化合物，且价格低廉，绿色环保。所制备的前驱体活性高，可以在较温和条件下制备多种功能性硒或碲化物量子点。利用此方法可有效降低制备成本，同时减小环境污染，对硒或碲化物量子点的工业化生产及相关的LED产业意义重大。

技术领域

本发明属于荧光量子点制备技术领域，具体涉及一种无膦制备油溶性硒或碲化物半导体量子点的方法，特别是涉及一种以二氧化硒或二氧化碲为原料在烷基硫醇中还原溶解的方法制备硒或碲前驱体，并利用此前驱体制备高质量功能性硒或碲化物半导体量子点的方法。

背景技术

荧光硒或碲化物半导体量子点具有窄的荧光发射光谱，广泛的色域以及良好的理化稳定性，基于此类量子点的新型LED光源已经成为照明显示领域最具竞争力的技术之一。随着人们对硒或碲化物半导体量子点的需求日益增加，硒或碲化物半导体量子点的绿色批量生产成为一个亟待解决的问题。目前，发展最成熟，也是最经典的制备硒或碲化物半导体量子点的方法，当属热注射法。热注射法采用了在高温条件向金属前驱体溶液中快速注入非金属前驱体的操作技术。这一方法生长机理明确，可以有效的将量子点的成核与生长过程分离开来，从而保证量子点的尺寸均一、性能稳定。在操作过程中，关键的一步是制备非金属(硒或碲)前驱体。主要是利用三丁基膦、三辛基膦等有机膦将硒粉、碲粉溶解，然后将其注射到高温的金属源溶液中。但是这些有机膦试剂不仅对人体有害，污染环境，而且价格昂贵。此外，有机膦试剂对空气敏感，极易被氧化，所以整个制备过程都需要在手套箱中进行，这些都大大增加了制备量子点的难度和成本，限制了这种制备方法的工业化应用。随着人们不断地研究，一系列无膦的制备硒或碲化物半导体量子点的方法被开发出来。比如在高沸点的配位溶剂或非配位溶剂中将硒粉预先加热溶解，制备硒化物量子点。这一方法要求高的反应温度和较长的溶解时间，时间和能源成本高。同时由于碲粉的高熔点和弱非金属性，此类方法并不适用于碲化物量子点的制备。此外，在水溶液中制备硒化镉、碲化镉的方法也被开发出来。这种方法主要是利用硼氢化钠还原硒粉、碲粉，在水溶液中先制备出硒氢化钠、碲氢化钠溶液，进一步利用制备的硒氢化钠、碲氢化钠作为非金属源，加入准备好的含镉水溶液前驱体中，通过加热回流制备硒化镉、碲化镉量子点。这一改进虽然去除了有机膦试剂，但是由于水的沸点较低，反应温度被限制，通常需要较长的回流时间完成反应。不利于量子点的工业化生产。另外，该方法存在较大局限性，仅适用于制备含镉和汞的硒或碲化物半导体量子点。因此，发展同时适用于硒或碲化物半导体量子点的简便、高效、环保、低成本、可工业化生产的合成方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的就是制备一种简单廉价的无膦的硒或碲前驱体，并利用此前驱体制备油溶性硒或碲化物半导体量子点，即以二氧化硒或二氧化碲为原料，将其在烷基硫醇中还原溶解，从而得到硒或碲前驱体，并利用此前驱体制备硒或碲化物半导体量子点。本发明的核心内容是用烷基硫醇去溶解硒或碲的二氧化物，获得硒或碲的溶液。

本发明选用二氧化硒或二氧化碲为原料，烷基硫醇为还原剂和配位溶剂。其中，所涉及到的反应试剂价格便宜、环境友好、在空气中可以稳定存在；制备硒或碲前驱体过程无需严格无水无氧的手套箱操作，危险性小；所制备的前驱体活性高，可实现在较温和条件下快速完成量子点制备；产物量子点性能良好，并且具有较好的实验重复性。因此，这种方法有效的降低了制备成本并且不会对环境造成破坏，很适合于量子点的工业化生产。

具体来说，本发明的步骤如下：

(1)在氮气保护下，将二氧化硒加入到烷基硫醇中搅拌溶解，得到硒前驱体溶液，二氧化硒的浓度为0.1～1mol/L；