[发明专利]核壳半导体纳米片、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种核壳半导体纳米片、其制备方法及其应用。该核壳半导体纳米片的制备方法，包括：S1，制备含纤锌矿纳米晶的溶液；S2，将第一阳离子前体、第一阴离子前体、第一配体、第一溶剂和含纤锌矿纳米晶的溶液混合，纤锌矿纳米晶作为核，加热反应使得在核的表面进行外延生长，得到含核壳半导体纳米片的第一产物体系。上述制备方法中，通过选取纤锌矿纳米晶为核，同时第一配体对生长过程中的纳米粒子的表面晶面进行选择性钝化，从而控制不同晶面具有不同的生长位置，可以控制半导体纳米片各个维度的尺寸，即可以外延生长成各向异性的结构。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成领域，具体而言，涉及一种核壳半导体纳米片、其制备方法及其应用。

背景技术

半导体纳米晶在三个维度具有量子限域效应，具有荧光连续可调、吸收宽、发射窄、色纯度高、量子效率高、光稳定性好等特点使其在太阳能电池、照明、显示、激光及生物标记及成像等领域有广泛应用。二维半导体纳米片在一个方向具有限域效应从而具有发光各向异性，使其在发光二极管、激光等应用上具有更明显的优势。目前人们已经成功得到单一结构的二维半导体纳米片、以单一结构的二维半导体纳米片为核的核壳结构。单一结构的二维半导体纳米片虽然具有原子级平整的表面，它们的荧光量子产率及荧光稳定性等光学性质不足以满足实际应用。目前关于二维核/壳结构的研究文献较少，且对其光学性能的控制远不如零维核/壳结构和一维核/壳结构。另一方面，现有技术对纳米片的C轴及AB面的尺寸无法灵活调节。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种核壳半导体纳米片、其制备方法及其应用，以解决现有技术中核壳半导体纳米片光学性质差，及核壳半导体纳米片尺寸无法有效调节的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种核壳半导体纳米片的制备方法，包括：S1，制备含纤锌矿纳米晶的溶液；S2，将第一阳离子前体、第一阴离子前体、第一配体、第一溶剂和上述含纤锌矿纳米晶的溶液混合，上述纤锌矿纳米晶作为核，加热反应使得在上述核的表面进行壳的外延生长，得到含上述核壳半导体纳米片的第一产物体系。

进一步地，上述含纤锌矿纳米晶的溶液中的纤锌矿纳米晶为CdSe，上述第一阳离子前体中的阳离子为Cd，上述第一阴离子前体中的阴离子为S。

进一步地，上述第一阳离子前体与上述第一阴离子前体的摩尔比小于1，优选为1：1.5～1：2。

进一步地，上述第一配体选自第一脂肪胺和第一脂肪酸中的一种或多种，优选地，上述第一配体与上述第一阳离子前体的摩尔比为小于15。

进一步地，上述第一配体为第一脂肪酸，上述第一阳离子前体与上述第一脂肪酸的摩尔比为1：5～1：10。

进一步地，上述第一配体为第一脂肪胺和上述第一脂肪酸，上述第一脂肪胺、上述第一脂肪酸、上述第一阳离子前体的摩尔比为5：5：1。

进一步地，上述S2中的反应温度为220℃～280℃。

进一步地，上述S1包括将第二阳离子前体，第二阴离子前体，第二配体和第二溶剂混合并加热反应得到含纤锌矿纳米晶的第二产物体系，对上述第二产物体系进行分离纯化得到上述纤锌矿纳米晶，将上述纤锌矿纳米晶溶解于第三溶剂中得到上述含纤锌矿纳米晶的溶液。

进一步地，上述S2还包括对上述第一产物体系进行分离纯化，得到上述核壳半导体纳米片。

进一步地，上述制备方法还包括：S3，对上述核壳半导体纳米片进行表面处理以去除表面缺陷，得到性能优化的核壳半导体纳米片。

进一步地，上述S3中，包括S3a，将第二脂肪胺、第四溶剂、上述核壳半导体纳米片和上述第一阴离子前体混合，在80℃～150℃中保持一定时间，并进行纯化分离，得到第一表面处理的核壳半导体纳米片。