[发明专利]一种高发光量子效率MoS2

说明书

本发明公开了一种高发光量子效率MoS₂量子点的制备方法，基于铝离子插层辅助的溶剂热制备方法来剥离MoS₂粉末，制备的MoS₂量子点尺寸均一，发光量子效率能达到7.5%，极大地提高了MoS₂量子点的光致发光量子效率。本发明制备方法新颖，制作成本低且工艺简单，同时可充分结合铝离子插层剂和溶剂热对MoS₂粉末的剥离效应，有效提高了MoS₂量子点的剥离效率和发光量子产率。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料与器件领域，具体涉及一种高发光量子效率二硫化钼量子点的制备方法。

背景技术

二硫化钼（MoS₂）是一种典型的层状过渡金属硫族化合物，由于其重要的电子学和光子学特性得到了极大的关注。由于量子尺寸效应和边缘效应，MoS₂量子点具有独特的光学特性、较大的比表面积和优异的生物相溶性。基于此，MoS₂量子点在荧光传感器、析氢催化、光学成像和照明等方面具有广阔的应用前景。这十几年来，人们对MoS₂量子点已经有了大量的研究，也取得了不错的成果。然而在量子点的制备上仍存在一定的问题，比如制备的MoS₂量子点形貌不够均一，光致发光量子效率比较低等，影响了其在光电器件，生物成像等方面的应用。因此制备出高质量、发光强的MoS₂量子点仍然是需要我们不断探索的工作。

虽然对MoS₂量子点的制备已经有了大量的研究，也取得了不错的成绩，但是制备出的量子点仍然存在量子效率低的问题。MoS₂量子点制备方法包括机械剥离法、液相超声剥离法、离子插层法，溶剂热法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。其中，基于锂、钠、钾等碱金属离子插层的液相剥离法提供了一种生产单层结构的过渡金属硫族化合物量子点的有效途径。然而碱金属离子插层过程对环境条件非常敏感，难以在大气条件下进行。在促进MoS₂片层结构解离时，也有研究者尝试采用有机试剂等，比如采用乙二胺做插层剂提高MoS₂发光量子产率，然而此类插层剂有毒性，对操作者的身体有危害，以及不利于MoS₂量子点在生物医学中的应用。相比于插层剥离法，溶剂热法具有成本低、易于操作和批量生产等优点。虽然研究者在不断的优化和改进MoS₂量子点的制备方法，但制备出的MoS₂量子点通常表现出非常低的光致发光量子效率。到目前为止，开发一种简便可行的策略来制备具有高发光量子效率的MoS₂量子点仍然是一个挑战。

发明内容

针对现有制备MoS₂量子点技术的不足和缺陷，本发明提供一种基于铝离子插层辅助的溶剂热法制备MoS₂量子点的方法。本发明的制备方法简单，成本低，可充分利用铝离子插层和溶剂热对MoS₂层状材料的剥离效应，从而有效提高了MoS₂量子点的剥离效率和发光量子产率。

本发明采用如下技术方案实现：一种基于铝离子插层的溶剂热法制备高发光量子效率MoS₂量子点的方法，包括以下步骤：

（1）将MoS₂粉末和氯化铝混合分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，采用超声的方法使溶液充分溶解，获得深灰色溶液；

（2）将步骤（1）所获溶液转移至反应釜中，放入烘箱，利用反应釜高温高压的水热反应使MoS₂粉末得到充分的剥离，得到片层结构和量子点结构；

（3）反应完成后冷却至室温，将反应液多次离心清洗，取上清液；

（4）将步骤（3）获得的溶液用微孔滤头进行过滤，除去大颗粒大尺寸MoS₂结构，得到淡黄色的MoS₂量子点溶液；