[发明专利]磷化铟核壳结构量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磷化铟核壳结构量子点及其制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：制备铟前体溶液和磷前体溶液；将铟前体溶液调节到第一温度并加入磷前体溶液混合，形成含有磷化铟纳米晶核的第一混合溶液；第一温度为60～120℃；将第一混合溶液升温至第二温度并保温30～50min；第二温度为200～300℃；于第二温度保温之后降温至第三温度，加入脂肪酸、脂肪胺、非配位溶剂及氧化锌前驱体，形成第二混合溶液；第三温度为40～100℃；及将第二混合溶液升温至第四温度并保温20～30min，第四温度为250～320℃，形成氧化锌壳层包覆的磷化铟核壳结构量子点。如此通过控制前躯体、温度、反应时间等，使制得的磷化铟核壳结构量子点的半峰宽较小、量子效率较高。

技术领域

本发明涉及量子点技术领域，特别是涉及一种磷化铟核壳结构量子点及其制备方法和应用。

背景技术

由于半导体量子点具有突出的吸收和发光特性，使得这些材料在光电器件、生物医学和荧光标记等领域引起了国内外科研工作者的广泛研究兴趣，并已在发光器件领域、太阳能电池以及生物标记等研究领域取得突出进展。然而，目前市场上的量子点材料普遍存在“较高性能量子点含重金属元素镉、绿色环保型无镉量子点性能较差”、原材料成本高、制备条件苛刻等问题，限制了量子点发光材料的应用和推广。

以磷化铟为代表的III-V族元素量子点，不含重金属元素，无内在毒性，绿色环保，符合环境友好的标准，更加适用于工业化生产和推广应用。然而磷化铟核量子点的荧光量子产率低，稳定性差，远低于硒化镉量子点的性能。目前提高磷化铟核量子点性能的主要方式是在其表面生长壳层，但是制得的核壳结构量子点的发射峰半峰宽大，普遍在45nm以上，且量子产率低，发光性能较差。这些问题在很大程度上限制了磷化铟量子点的应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种发射峰半峰宽较窄且量子产率较高的磷化铟核壳结构量子点及其制备方法和应用。

一种磷化铟核壳结构量子点的制备方法，包括如下步骤。

制备铟前体溶液和磷前体溶液；

将所述铟前体溶液调节到第一温度并加入所述磷前体溶液混合，形成含有磷化铟纳米晶核的第一混合溶液；所述第一温度为60～120℃；

将所述第一混合溶液升温至第二温度并保温30～50min；所述第二温度为200～300℃；

于所述第二温度保温之后降温至第三温度，加入脂肪酸、脂肪胺、非配位溶剂及氧化锌前驱体，形成第二混合溶液；所述第三温度为40～100℃；及

将所述第二混合溶液升温至第四温度并保温20～30min，所述第四温度为250～320℃，形成氧化锌壳层包覆的磷化铟核壳结构量子点。

上述磷化铟核壳结构量子点的制备方法，磷化铟核的合成步骤在第一温度的低温下混合控制磷化铟纳米晶核的成核，在第二温度的高温下保温以助于晶核生长，使得合成的量子点尺寸分布变得均匀，半峰宽变窄。此外，控制在第一温度和第二温度分步进行，还可有效避免磷化铟纳米晶核表面被氧化的风险，进而有利于自由的单体反应物在晶种表面上生长，在一定程度上提升磷化铟量子点的光学性能。在形成氧化锌的包壳过程中，控制氧化锌前驱体在较低的第三温度注入，进而可在一定程度降低反应活性，使其均匀分散在第一混合溶液中，促使反应均匀；然后升高温度使得壳层均匀的生长在核的表面，从而降低表面缺陷，使得磷化铟核壳结构量子点的发射峰半峰宽变窄，并提高了量子产率和发光效率。

上述磷化铟核壳结构量子点的制备方法，通过控制前躯体、温度、反应时间等，易于控制所得到的磷化铟核壳结构量子点的发射波长，且制得的磷化铟核壳结构量子点的半峰宽较小、量子效率较高。

上述磷化铟核壳结构量子点为类型Ⅱ的核壳结构，通过控制壳层的生长引起显著的光谱红移，故而可以通过调节壳层的厚度来控制荧光的光谱区间。