CN104030256B - 一种CdSe量子点及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CdSe量子点的制备方法，属于纳米技术领域。本发明选用Se粉作为Se源，乙酸镉二水合物（C4H5CdO4·2H2O）作为镉源，使用三辛基膦作为Se粉的溶剂，用油酸、1-十八碳烯和正辛胺作为乙酸镉二水合物的溶剂，形成Cd前体溶液和Se前体溶液，其后将Cd前体溶液和Se前体溶液在低温下（90-160℃）反应，获得CdSe量子点。本发明由于快速注入前体，无需在高温下反应，且药品的处理都是在大气中进行的，对反应条件的要求大大降低了，且得到的CdSe量子点具有单分散的窄的粒度分布，荧光强度高、荧光寿命长。合成的CdSe量子点可作为发光器件、光伏器件和生物医学成像等领域的应用。

Description

一种CdSe量子点及其制备方法
技术领域
本发明属纳米材料制备领域，具体涉及一种CdSe量子点及其制备方法。
背景技术
量子点（Quantumdot,简称QD）是一种半径小于或者接近玻尔激子半径的半导体纳米晶粒。量子点具有良好的光稳定性，宽的激发谱和窄的发射谱，荧光寿命长等特点，而CdSe量子点由于发射波长覆盖整个可见光区范围，非常适合目视观察，因而近几年来已引起人们的关注，它可以用于各种领域的应用，包括发光器件、光伏器件和生物医学成像等领域。
传统热注入前体制备CdSe量子点，为提高化合物的分解，其镉以及硒前体分别被带到高温下各自的生长培养基进行这两种前体的反应，这种合成路线通常在高温下制备，然而在较高合成温度下粒度分布缺乏可重复性而使半导体量子点发光性能受到一定限制。在高温下由于热力学平衡出现偏差，使得很难控制粒度分布均匀的反应。并且这种方法使用的各种溶剂易燃、易爆且毒性较强，综合成本高昂，不利于大规模生产。因此在低温下制备量子点有利于获取单分散的窄的粒度分布，有效降低制备量子点的成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温下制备CdSe量子点的方法。药品的处理都是在大气环境中进行的，并且由于快速注入前体，Se前体溶液和Cd前体溶液无需在高温下反应，它可以在低温下通过调整反应参数来合成，并能获得高分散的、良好的粒度均匀性和发光性能的CdSe量子点，而且这种方法也可以应用于其他量子点的材料如CdS，ZnSe，ZnS和核壳量子点的制备。且由于制备方法简单方便，适用于大规模低成本高效率的发光量子点的合成。
为实现本发明目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种CdSe量子点的制备方法，选用Se粉作为硒源，使用三辛基膦作为Se粉的溶剂，在60℃超声30分钟后，配制成Se前体溶液；乙酸镉二水合物（C4H5CdO4·2H2O）作为镉源，用油酸、1-十八碳烯和正辛胺作为乙酸镉二水合物的溶剂，在130℃下搅拌30分钟，得到Cd前体溶液；将Se前体溶液快速注入到Cd前体溶液中，在90-160℃反应2~30分钟，制得CdSe量子点。
具体步骤为：
（1）将Se粉加入三辛基膦(C24H51P)溶液中，在60℃下超声30分钟得到Se前体溶液；
(2)将乙酸镉二水合物（C4H5CdO4·2H2O）放置于圆底烧瓶中，加入1-十八碳烯（C16H36）、油酸和正辛胺（C8H19N）在130℃下搅拌30分钟得到Cd前体溶液；
（3）取Se前体溶液，加入到Cd前体溶液中，在90-160℃下氮气氛围中保持2~30分钟；加入己烷/甲醇溶液进行沉淀纯化，后用丙酮离心、沉淀，得到CdSe量子点。
本发明制备的CdSe量子点的晶体结构为闪锌矿结构，荧光发射峰的半宽高为34.6nm，尺寸为4.3±0.1nm。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明所提供的方法与现在所使用的方法相比，具有操作简单、安全系数高的特点；而且，本发明所需的反应温度较低（90-160℃），操作简单，制备成本较低，适合于工业生产；
（2）经本发明方法制得的CdSe量子点具有高分散性，以及良好的粒度均匀性和发光性能。
附图说明
图1为Cd前体溶液与Se前体溶液在不同反应时间下得到的CdSe量子点的实物；
图2为实施例1制备的CdSe量子点的荧光发射图谱；
图3为实施例1制备的CdSe量子点的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）照片。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
量子点的制备
（1）硒-三辛基膦溶液的制备：将0.1570mg的硒粉末溶解于6ml三辛基膦溶液中，然后在60℃下超声30分钟可得到澄清的溶液；
（2）将0.106612mg0.4mmol/l的乙酸镉二水合物放置于圆底烧瓶中，加入10ml的1-十八碳烯、0.1ml的油酸和1ml的正辛胺，将这些混合物在130℃下搅拌30分钟；
（3）将2ml硒-三辛基膦的溶液加入到混合物中，此反应在130℃下氮气氛围中保持15分钟；
（4）将步骤（3）所得到的反应物用己烷/甲醇溶液进行纯化，而后通过在10000rpm下用丙酮进行离心、沉淀，得到CdSe量子点。
实施例2
CdSe量子点的检验
（1）改变反应时间（2min,5min,10min,15min,20min,30min），其他条件不变，制备CdSe量子点，将CdSe量子点用正己烷（或甲苯、氯仿等有机溶剂）溶解，将不同反应时间合成的CdSe量子点溶液置于365nm波长紫外灯下，可以看到明显的荧光发射，如图1所示；
（2）将实施例1制备的量子点溶于正己烷（或甲苯、氯仿等有机溶剂），用F-4600荧光分光光度计获得其荧光（PL）光谱，具有峰形对称的荧光发射峰，如图2所示，荧光发射峰的半宽高为34.6nm；
（3）将实施例1制备的量子点溶液分散于碳包覆的铜网上，随后在室温下干燥得到试样，在高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）下成像，为单分散的纳米颗粒，尺度约为4.3nm，如图3所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种CdSe量子点的制备方法，其特征在于：选用Se粉作为硒源，乙酸镉二水合物（C4H5CdO4·2H2O）作为镉源，使用溶剂配制成Se前体溶液和Cd前体溶液，将Se前体溶液快速注入到Cd前体溶液中，在90-130℃反应2~30分钟，制得CdSe量子点；所述的Cd前体溶液其制备方法为：用油酸、1-十八碳烯和正辛胺作为乙酸镉二水合物的溶剂，在130℃下搅拌30分钟，得到Cd前体溶液。
2.根据权利要求1所述的CdSe量子点的制备方法，其特征在于：使用三辛基膦作为硒粉的溶剂，在60℃超声30分钟后，配制成Se前体溶液。
3.根据权利要求1所述的CdSe量子点的制备方法，其特征在于：两种溶液在氮气氛围中反应。
4.根据权利要求1所述的CdSe量子点的制备方法，其特征在于：在Se前体溶液和Cd前体溶液反应后，在反应液中加入己烷/甲醇溶液进行沉淀纯化，后用丙酮离心、沉淀，得到CdSe量子点。
5.一种如权利要求1所述的制备方法制得的CdSe量子点，其特征在于：所制得的CdSe量子点，其晶体结构为闪锌矿结构，荧光发射峰的半宽高为34.6nm，尺寸为4.3±0.1nm。
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