[发明专利]制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品

说明书

本发明公开了一种制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品，涉及量子点材料制备技术领域。制备纳米量子点的方法包括以下步骤：将溶有对应目标产物离子/原子团/分子团的载体的高温熔体快速凝固，得到镶嵌有目标产物纳米量子点的载体。采用上述方法制备得到的纳米量子点材料。纳米量子点材料在发光器件、光学生物标记、疾病检测、半导体或光电领域中的应用。以及包含纳米量子点材料的量子点制品。本发明解决了传统方法成本高，量子点产率低、粒径难以控制的问题。本发明方法利用高温熔体快速凝固方式制备纳米量子点，成本低、效率高、污染少，制备的量子点质量好，量子点尺寸小、离散度小、分布均匀，后期缺陷少、稳定性好。

技术领域

本发明涉及量子点材料制备技术领域，具体而言，涉及一种制备纳米量子点的方法、纳米量子点材料、应用及量子点制品。

背景技术

量子点(quantum dot)，又称为纳米晶，是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。一般认为，量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子限域效应(quantum confinement effect)显著，其分立的量子能级结构，受激后可以发射荧光。另外，量子点的纳米尺度使得其表面原子所占的比例远远高于块体物质，表面缺陷效应较大。基于这些量子效应，量子点在发光器件，光学生物标记，半导体等领域具有广泛的应用前景。特别是量子点发光具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性，是一种理想的荧光材料。同时，量子点在热学、电磁性、化学及催化、力学等方面的特性，也使得它在许多领域有广泛的应用。

目前量子点的制备方法主要有物理方法和化学方法，以化学方法为主：包括采用胶体化学的方法在有机体系中合成和水热法合成。量子点的研究是20世纪90年代最早从镶嵌在玻璃中的CdSe量子点开始的。1993年，Bawendi等第一次使用二甲基镉(Cd(CH₃)₂)、三辛基硒化膦(SeTOP)作为前体，三辛基氧化膦(TOPO)作为配位溶剂，合成了高效发光的硒化镉(CdSe)量子点，再加入过量甲醇，通过离心分离得到CdSe纳米颗粒，其量子产率约为10％。

碳量子点(CQDs或CDs)同样具有荧光效应及其他量子效应，相对于金属量子点而言，碳量子点无毒，对环境的危害小。目前报道的制备碳量子点的方法很少，制备具有荧光性质的碳量子点的方法有：高温高压切除法，即利用激光从碳纳米管切下得直径小于5nm碳量子点；蜡烛燃烧法，即通过收集和酸处理蜡烛灰，得到表面具有羧基和羟基的亲水性碳量子点，直径约1nm；电化学扫描法，即在乙腈和四丁基高氯酸铵支持电解质中，通过电化学循环伏安扫描，使四丁基高氯酸铵进入碳纳米管间隙，从碳纳米管的缺陷处剥落下碳量子点(直径约2.8nm)；水热合成法，即选择葡萄糖、柠檬酸、香蕉汁等有机碳源一步法水热合成。

上述方法都存在成本高、量子产率低、粒径难以控制的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种制备纳米量子点的方法，该方法利用高温熔体快速凝固方式制备纳米量子点，成本低、效率高、污染少，制备的量子点质量好，粒径小、分布窄。

本发明的目的之二在于提供一种采用上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料，可以直接得到镶嵌有纳米量子点的载体材料，量子点尺寸小、离散度小、分布均匀、质量好，也可通过后续处理得到高纯度量子点粉体或具有核壳等特殊结构的纳米量子点材料，方便后续使用。

本发明的目的之三在于提供上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料在光电器件、生物标记或半导体领域中的应用。

本发明的目的之四在于提供包含上述制备纳米量子点的方法制备得到的纳米量子点材料的量子点制品。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：