[发明专利]核-壳结构纳米晶及其制备方法

说明书

本申请公开了一种核‑壳结构纳米晶，包括纳米晶核、包覆所述纳米晶核的Zn掺杂的第一壳层、包覆所述第一壳层的第二壳层，所述纳米晶核的构成为Ag₂S，所述第一壳层的构成为Zn_xAg_2(1‑x)S，所述第二壳层的构成为ZnS，其中，0＜x＜1。本申请制备的核‑壳结构纳米晶发光效率高，荧光发射峰在1000‑1200nm之间连续可控，解决了现有Ag₂S纳米晶的稳定性弱、容易团聚、发光效率较低的问题。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月20日提交的题为“一种核-壳结构纳米晶及其制备方法”的中国专利申请“201710851197.3”的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本申请涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种核-壳结构纳米晶及其制备方法。

背景技术

纳米晶是一种三维尺寸都在1-20纳米之间的半导体纳米材料，其具有半峰宽窄、光稳定性好、波长可控等优点。由于其特殊的光电性质以及优良的光物理稳定性，通过调节纳米晶的尺寸大小来调节纳米晶的相应带隙，就能显著地调节其电学、光学特性，因此，仅仅调节纳米晶的尺寸大小就能够调节发光波长，并使其表现出其优良的色纯度以及高发光效率等。

作为一种优秀的荧光发光材料，且纳米晶的表面具有易于修饰的特点，纳米晶在上世纪末就被尝试应用在生物标记领域。但随着研究的深入，常用发射可见光区的荧光纳米晶对组织穿透深度浅、且散射强，不能满足生物标记的需求，这些劣势促进科学工作者开发对组织穿透能力强的发射近红外光的纳米晶。较常用的近红外纳米晶的材料包括PbS、CdHgTe、PbSe、Ag₂S等，但是其中大部分材料都含有有毒重金属成分如Cd、Pb和Hg，这些都限制了它们的进一步应用。相比较而言，Ag₂S纳米晶是一种低毒甚至无毒的理想近红外材料，Ag₂S的禁带宽度为0.9-1.1eV，它在1000-1400nm的发射窗口区域表现出了非常优异的荧光性质。

然而由于Ag₂S纳米晶的尺寸比较小，表面原子的配位不足、不饱和键和悬键较多，从而使得Ag₂S纳米晶的荧光量子效率较低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种核-壳结构纳米晶及其制备方法，以解决现有Ag₂S纳米晶荧光量子效率较低的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种核-壳结构纳米晶，包括纳米晶核、包覆所述纳米晶核的Zn掺杂的第一壳层、包覆所述第一壳层的第二壳层，所述纳米晶核的构成为Ag₂S，所述第一壳层的构成为Zn_xAg_2(1-x)S，所述第二壳层的构成为ZnS，其中，0＜x＜1。

优选地，所述第一壳层由烃基锌或者烃基锌络合物中的Zn元素通过阳离子交换的方式取代纳米晶核中Ag元素而制备得到。

优选地，所述纳米晶的发射峰在1000-1200nm。

优选地，所述第二壳层外含有配体，所述配体的分子结构中包含有至少一个巯基和至少一个亲水链。

根据本申请的另一个方面，一种核-壳结构纳米晶的制备方法，包括如下过程：步骤1、在油相中制备纳米晶核；步骤2、向所述纳米晶核中加入第一锌前驱体，所述第一锌前驱体中的Zn元素通过阳离子交换所述纳米晶核中Ag元素，得到包覆在所述纳米晶核外的Zn掺杂的第一壳层；步骤3、在所述第一壳层外包覆第二壳层；所述纳米晶核的构成为Ag₂S，所述第一壳层的构成为Zn_xAg_2(1-x)S，所述第二壳层的构成为ZnS，其中，0＜x＜1。