[发明专利]一种核壳InP/ZnSe/ZnS量子点及其制备方法

说明书

本发明涉及一种核壳InP/ZnSe/ZnS量子点及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)混合硒粉与第一溶剂，至硒粉完全溶解或均匀分散，得到硒前驱体；(2)混合铟源、第一锌源、磷源与第二溶剂，制备得到第一体系；(3)混合第二锌源、第三溶剂与步骤(2)所得第一体系，得到第二体系；(4)混合硫源、步骤(1)所得硒前驱体与步骤(3)所得第二体系，反应得到核壳InP/ZnSe/ZnS量子点；其中，第一溶剂、第二溶剂与第三溶剂分别独立地为十八烯和/或油胺。本方明相较于现有技术，制得硒前驱体的活性更高，操作环境更简便，且所用溶剂更环保，有助于ZnSe过渡层成功包覆在InP核心表面。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及量子点的制备方法，尤其涉及一种核壳InP/ZnSe/ZnS量子点及其制备方法。

背景技术

InP量子点材料作为Ⅲ-Ⅴ半导体材料的代表，因为其低毒性和合适的发光范围，被视为下一代量子点明星材料，已经成为全球研究热点。单独的InP量子点由于表面的缺陷严重影响了其光学特性，导致量子产率低且不稳定。针对这一问题，目前通常会对InP量子点采用包覆宽禁带的半导体壳层的方式以增强其发光性能，而ZnS是最常见的一种包覆材料。但InP与ZnS的晶格失配度高达7.7％，使得在壳层的ZnS加厚时，界面张力不断增加，最终导致晶格错位混乱，光学性能反而降低。相比之下，ZnSe与InP的晶格失配度仅3.3％。因此，在InP核心和ZnS壳层中间引入ZnSe过渡层可以获得光学性质更佳的量子点材料。

目前核壳InP/ZnSe/ZnS量子点的制备方法主要是高温热注入法，所用硒的前驱体大都是由三辛基膦(TOP)或三丁基膦(TBP)等含膦化合物将硒单质溶解，或者与硒单质反应形成中间体而制备得到。采用的溶剂TBP或TOP毒性较大，价格昂贵，并且对操作环境有较高要求，故在一定程度上限制了相关研究的开展和产品的大规模生产及应用。随着合成技术的不断发展，人们已不再满足于不计后果的单纯合成，而是考虑开发更简便、绿色、环境友好的合成方法来制备高质量的半导体纳米晶。因此开展探寻安全高效，无膦化或低膦化的量子点合成方法具有十分重要的现实意义。

CN106987250A公开了一种近红外荧光发射的InP量子点的制备方法，所述制备方法利用三(二乙胺基)膦和InCl₃，首先合成InP晶核，延长InP的成核回流时间，使表面缺陷固化，然后再依次表面包裹ZnSe和ZnS，得到I型核壳结构的InP/ZnSe/ZnS量子点。然而所述ZnSe的硒源通过硒粉溶于三正辛基膦(TOP)制得，所用溶剂毒性较大且价格昂贵，污染环境的同时增加了生产成本，不利于大规模生产应用。

CN107573924A公开了一种多壳型CdZnS/CdSe/ZnS核/壳结构量子点的制备方法，所述制备方法包括高温热注入法、交替连续离子层吸附生长法以及双前体法，并通过连续包覆不同厚度、不同层数的CdSe和ZnS壳层制得多壳型CdZnS/CdSe/ZnS核/壳结构量子点，比单个CdZnS量子点和CdSe量子点或CdZnS/CdSe量子点拥有更多更好的光学特性。然而所述CdSe的硒源通过硒粉超声溶解于三丁基膦(TBP)制得，同样存在溶剂毒性大且价格昂贵的问题。

CN109135727A公开了一种量子点及其制备方法，所述制备方法通过两种或者多种不同活性的锌源前驱体，对量子点进行修饰，从而提高量子点的发光质量。并使用钝性的配体前驱体修饰量子点，通过钝性配体修补，改善或修复缺陷，提高量子点纳米粒子的各向同性，进而提升量子点的发光质量。然而所述制备方法并未公开硒源中硒-十八烯溶液和硒-油胺溶液的具体制备过程。

CN110846038A公开了一种核壳量子点及其制备方法，所述制备方法通过引入有机小分子，将其与壳阳离子前驱体先混合，使得有机小分子激发活化壳阳离子前驱体，最终在不改变壳阳离子前驱体加入量的基础上提高了核壳结构量子点的发光性能。然而所述制备方法也未公开壳阴离子前驱体中硒源的具体制备过程。