CN104610970A - 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法 - Google Patents

一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104610970A
CN104610970A CN201510019863.8A CN201510019863A CN104610970A CN 104610970 A CN104610970 A CN 104610970A CN 201510019863 A CN201510019863 A CN 201510019863A CN 104610970 A CN104610970 A CN 104610970A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc
solution
manganese
preparation
quantum dot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510019863.8A
Other languages
English (en)
Inventor
梅时良
陈秋行
贺良杰
张万路
张节
郭睿倩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fudan University
Original Assignee
Fudan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fudan University filed Critical Fudan University
Priority to CN201510019863.8A priority Critical patent/CN104610970A/zh
Publication of CN104610970A publication Critical patent/CN104610970A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明属于量子点发光材料技术领域，具体为水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法。本发明首先制备好反应前驱体溶液，调至合适pH值，再通过微波辅助加热，得到铜、锰共掺杂ZnS(Se)量子点。本发明的方法操作简单，条件温和，成本低，绿色环保。制备的铜、锰共掺杂ZnS(Se)量子点水溶性、稳定性好，量子产率较高，能够在一定波长或一定电压下激发直接发射白光。

Description

一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法
技术领域
本发明属于量子点发光材料技术领域，具体涉及一种白光量子点发光材料及其制备方法。
技术背景
量子点是一种准零维纳米半导体材料，它由少量的原子或原子团组成，通常三维尺度在1～10nm。由于量子尺寸效应和介电限域效应的影响，显示出许多独特的光学特性和电学特性，使得量子点在光电领域以及生物医学领域具有广阔的应用前景。量子点电致发光器件具有低功耗、高效率、响应速度快以及灵敏度高等优点，在LED照明领域显示出巨大的学术价值和良好的商业前景。
量子点发光材料的研究已经具有很多成果，但作为发光层用于LED照明仍存在一定的缺陷。在材料方面，目前研究较为广泛的Cd族量子点毒性较大，Cd元素进入人体，会对人体产生严重的毒害作用。鉴于此，欧盟通过电子电机设备中危险物质禁用指令（RoHS），自2006年7月1日起禁止在电子产品中使用镉等物质。所以，开发新型环保材料是量子点发光材料的研究方向。同时，传统LED获得白光的方法多是通过多层结构实现，即采用红、绿、蓝三种发光层堆积的方法，通过混合三基色来获得白光，但存在制备工艺复杂、成本高、白光度随着电压变化而改变，多层结构自吸收、效率低等明显的不足。因此开发直接发射白光的量子点发光材料也是一个研究方向。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有白光实现技术的不足，提供一种直接发射白光的量子点发光材料及其制备方法。
本发明提供的白光量子点发光材料，以不含镉等有毒成分以及具有良好稳定性、绿色环保的锌、硫或硒元素为主体，通过过渡金属元素铜、锰共掺杂，在水相中制备获得，称其为水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点，能更好地应用于量子点LED照明。
本发明提供的水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点的制备方法，具体步骤为：
一、锌盐和巯基化合物水溶液的制备：在三颈烧瓶中向巯基化合物加入80～100ml去离子水和0.8～1mol/L的锌盐水溶液，其中，锌与巯基的摩尔比为1:1～1:5；
二、向第一步溶液中加入0.05～0.1mol/L的锰盐溶液和0.05～0.1mol/L的铜盐溶液，其中，锰与锌的摩尔比为1:100～5:100，铜与锌的摩尔比为0.5:100～3:100，溶液在氮气保护下搅拌20～30min；
三、用NaOH水溶液将第二步溶液的pH值调至9～12，并迅速注入0.8～1mol/L的硫化钠（或新鲜制备的硒氢化钠）溶液，其中锌和硫（硒）的摩尔比为1:1，迅速搅拌20～30min；
四、将第三步溶液转移到微波反应器中，升温到40～60摄氏度，反应30分钟到3小时，即可得到铜、锰共掺杂硫（硒）化锌量子点。
取上述制备的量子点溶液作为荧光光谱和吸收光谱表征试样。该量子点材料具有直接发射白光的特性。
本发明中，所述的锌盐可以是氯化锌、溴化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸锌或醋酸锌。
本发明中，所述的巯基化合物可以是半胱氨酸、胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基乙醇、巯基乙酸盐、巯基丙酸盐或谷胱甘肽。
本发明优点及效果：
本发明采用了绿色环保的ZnS(Se)量子点材料作为主体，通过掺杂过渡金属铜、锰元素，改变ZnS(Se)量子点本征发光，通过蓝、黄橙光的混合达到直接发射白光的效果，得到的量子点具有良好的水溶性、稳定性和较高的量子产率。
本发明方法不需要苛刻的设备、条件，操作安全简便，毒性小、成本低，所用仪器设备均为普通设备，如：微波反应器、氮气保护装置、回流冷凝装置，反应条件简单。
通过控制稳定剂巯基化合物与锌盐的摩尔比，反应溶液的PH值，加热回流时间和铜、锰元素的掺杂量，实现了量子产率和白光度的调节。微波加热的方式，不仅大大提高了加热效率，而且能够更好的优化量子点的表面缺陷，从而得到高质量的量子点发光材料。
附图说明
图1为本发明的铜、锰共掺杂ZnS（Se）白光量子点的荧光光谱，其激发波长为330nm。
图2为本发明的铜、锰共掺杂ZnS（Se）白光量子点的吸收谱。
具体实施方式
实施例1
第一、氯化锌和半胱氨酸水溶液的制备：在三颈烧瓶中向半胱氨酸加入80ml去离子水和0.8mol/L的氯化锌溶液，其中氯化锌与半胱氨酸的摩尔比为1:2；
第二、向第一步溶液中加入0.05mol/L的氯化锰溶液和0.05mol/L的氯化铜溶液，其中氯化锰与氯化锌的摩尔比为1:100，氯化铜与氯化锌的摩尔比为0.5:100，溶液在氮气保护下搅拌20min；
第三、用NaOH水溶液将第二步溶液的pH值调至9，并迅速注入0.8mol/L的硫化钠溶液，其中硫化钠与氯化锌的摩尔比为1:1，迅速搅拌20min；
第四、将第三步溶液转移到微波反应器中，升温到60摄氏度，反应30分钟，即可得到铜、锰共掺杂ZnS量子点；
第五、取适量第四步溶液作为荧光光谱和吸收光谱表征试样。
实施例2
第一、氯化锌和巯基乙酸水溶液的制备：在三颈烧瓶中向巯基乙酸加入100ml去离子水和1mol/L的氯化锌溶液，其中氯化锌与巯基乙酸的摩尔比为1:5；
第二、向第一步溶液中加入0.1mol/L的氯化锰溶液和0.1mol/L的氯化铜溶液，其中氯化锰与氯化锌的摩尔比为5:100，氯化铜与氯化锌的摩尔比为3:100，溶液在氮气保护下搅拌30min；
第三、用NaOH水溶液将第二步溶液的pH值调至12，并迅速注入1mol/L的硫化钠溶液，其中硫化钠与氯化锌的摩尔比为1:1,迅速搅拌30min；
第四、将第三步溶液转移到微波反应器中，升温到40摄氏度，反应3小时，即可得到铜、锰共掺杂ZnS量子点；
第五、取适量第四步溶液作为荧光光谱和吸收光谱表征试样。
实施例3
第一、氯化锌和巯基丙酸水溶液的制备：在三颈烧瓶中向巯基丙酸加入100ml去离子水和1mol/L的锌盐水溶液，其中氯化锌与巯基丙酸的摩尔比为1:1；
第二、向第一步溶液中加入0.1mol/L的氯化锰溶液和0.05mol/L的氯化铜溶液，其中氯化锰与氯化锌的摩尔比为1:100，氯化铜与氯化锌的摩尔比为0.5:100，溶液在氮气保护下搅拌30min；
第三、用NaOH水溶液将第二步溶液的pH值调至10，并迅速注入新鲜制备的1mol/L的硒氢化钠溶液，其中硒氢化钠和氯化锌的摩尔比为1:1，迅速搅拌20min；
第四、将第三步溶液转移到微波反应器中，升温到50摄氏度，反应1小时，即可得到铜、锰共掺杂ZnSe量子点；
第五、取适量第四步溶液作为荧光光谱和吸收光谱表征试样。

Claims (4)

1. 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：
1) 锌盐和巯基化合物水溶液的制备：在三颈烧瓶中向巯基化合物加入80～100ml去离子水和0.8～1mol/L的锌盐水溶液，其中锌与巯基的摩尔比为1:1～1:5；
2) 向第一步溶液中加入0.05～0.1mol/L的锰盐溶液和0.05～0.1mol/L的铜盐溶液，其中锰与锌的摩尔比为1:100～5:100，铜与锌的摩尔比为0.5:100～3:100，溶液在氮气保护下搅拌20～30min；
3) 用NaOH水溶液将第二步溶液的pH值调至9～12，并迅速注入0.8～1mol/L的硫化钠或硒氢化钠溶液，其中锌和硫或硒的摩尔比为1:1，迅速搅拌20～30min；
4) 将第三步溶液转移到微波反应器中，升温到40～60摄氏度，反应30分钟到3小时，即得到铜、锰共掺杂硫或硒化锌量子点。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述锌盐是氯化锌、溴化锌、碘化锌、硝酸锌、硫酸锌或醋酸锌。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述巯基化合物是半胱氨酸、胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基乙醇、巯基乙酸盐、巯基丙酸盐或谷胱甘肽。
4. 由权利要求1-3之所述的制备方法制备得到的水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点材料。
CN201510019863.8A 2015-01-15 2015-01-15 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法 Pending CN104610970A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510019863.8A CN104610970A (zh) 2015-01-15 2015-01-15 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510019863.8A CN104610970A (zh) 2015-01-15 2015-01-15 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104610970A true CN104610970A (zh) 2015-05-13

Family

ID=53145625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510019863.8A Pending CN104610970A (zh) 2015-01-15 2015-01-15 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104610970A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105350067A (zh) * 2015-10-08 2016-02-24 长春理工大学 ZnS:Cu纳米晶晶体结构可控制备方法
CN105713614A (zh) * 2016-04-08 2016-06-29 东南大学 一种水溶性无毒多色荧光量子点材料的制备方法
CN106423265A (zh) * 2016-09-23 2017-02-22 安徽理工大学 一种多肽量子点及其超声微波合成的方法
CN106590664A (zh) * 2016-12-07 2017-04-26 东南大学 水溶性无毒双荧光发射的Cu,Mn:ZnSe量子点及其制备方法和用途
CN107011892A (zh) * 2017-03-02 2017-08-04 西北大学 一种Cu‑Mn双掺杂ZnS量子点溶液的制备方法及应用
CN108195803A (zh) * 2017-12-11 2018-06-22 东莞理工学院 一种水体消毒副产物的检测方法
CN108752522A (zh) * 2018-03-15 2018-11-06 北京理工大学 一种量子点生物传感器的制备及对牛血红蛋白的检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687303A (zh) * 2005-04-07 2005-10-26 上海交通大学 微波辅助快速合成硒化锌荧光量子点的方法
CN1971953A (zh) * 2006-12-13 2007-05-30 天津理工大学 柔性白光量子点电致发光器件及其制备方法
CN101875844A (zh) * 2010-02-02 2010-11-03 华东师范大学 一种可发射白色荧光的纳米材料及其制备方法
WO2012030642A2 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Ut-Battelle, Llc Microbially-mediated method for synthesis of non-oxide semiconductor nanoparticles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687303A (zh) * 2005-04-07 2005-10-26 上海交通大学 微波辅助快速合成硒化锌荧光量子点的方法
CN1971953A (zh) * 2006-12-13 2007-05-30 天津理工大学 柔性白光量子点电致发光器件及其制备方法
CN101875844A (zh) * 2010-02-02 2010-11-03 华东师范大学 一种可发射白色荧光的纳米材料及其制备方法
WO2012030642A2 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Ut-Battelle, Llc Microbially-mediated method for synthesis of non-oxide semiconductor nanoparticles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. JIANG ET AL.，: ""Microwave-assisted synthesis of surface-passivated doped ZnSe quantum dots with enhanced fluorescence"", 《CHEMICAL PHYSICS LETTERS》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105350067A (zh) * 2015-10-08 2016-02-24 长春理工大学 ZnS:Cu纳米晶晶体结构可控制备方法
CN105713614A (zh) * 2016-04-08 2016-06-29 东南大学 一种水溶性无毒多色荧光量子点材料的制备方法
CN106423265A (zh) * 2016-09-23 2017-02-22 安徽理工大学 一种多肽量子点及其超声微波合成的方法
CN106423265B (zh) * 2016-09-23 2019-04-12 安徽理工大学 一种多肽量子点及其超声微波合成的方法
CN106590664A (zh) * 2016-12-07 2017-04-26 东南大学 水溶性无毒双荧光发射的Cu,Mn:ZnSe量子点及其制备方法和用途
CN107011892A (zh) * 2017-03-02 2017-08-04 西北大学 一种Cu‑Mn双掺杂ZnS量子点溶液的制备方法及应用
CN107011892B (zh) * 2017-03-02 2019-10-01 西北大学 一种Cu-Mn双掺杂ZnS量子点溶液的制备方法及应用
CN108195803A (zh) * 2017-12-11 2018-06-22 东莞理工学院 一种水体消毒副产物的检测方法
CN108195803B (zh) * 2017-12-11 2020-04-17 东莞理工学院 一种水体消毒副产物的检测方法
CN108752522A (zh) * 2018-03-15 2018-11-06 北京理工大学 一种量子点生物传感器的制备及对牛血红蛋白的检测方法
CN108752522B (zh) * 2018-03-15 2020-11-03 北京理工大学 一种量子点生物传感器的制备及对牛血红蛋白的检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104610970A (zh) 一种水溶性铜、锰共掺杂ZnS(Se)白光量子点及其制备方法
Li et al. Self‐trapped exciton to dopant energy transfer in rare earth doped lead‐free double perovskite
Guan et al. Room temperature synthesis of stable single silica-coated CsPbBr3 quantum dots combining tunable red emission of Ag–In–Zn–S for High-CRI white light-emitting diodes
Zhang et al. Dual emissive Cu: InP/ZnS/InP/ZnS nanocrystals: single-source “greener” emitters with flexibly tunable emission from visible to near-infrared and their application in white light-emitting diodes
Yoon et al. Synthesis and characterization of green Zn–Ag–In–S and red Zn–Cu–In–S quantum dots for ultrahigh color quality of down-converted white LEDs
Li et al. Facile plasma-induced fabrication of fluorescent carbon dots toward high-performance white LEDs
CN103113882B (zh) 具有核-壳结构的纳米晶量子点及其制备方法
Zhang et al. Spectral optimization of color temperature tunable white LEDs based on perovskite quantum dots for ultrahigh color rendition
Ilaiyaraja et al. Synthesis of Cu-deficient and Zn-graded Cu–In–Zn–S quantum dots and hybrid inorganic–organic nanophosphor composite for white light emission
CN103840053A (zh) 表面等离子体增强的量子点发光二极管器件及其制备方法
US9676996B2 (en) Light emitting material and method for production thereof
Xu et al. Highly efficient Cu-In-Zn-S/ZnS/PVP composites based white light-emitting diodes by surface modulation
Wang et al. Efficient near-infrared light-emitting diodes based on liquid PbSe quantum dots
Li et al. White light emitting device based on single-phase CdS quantum dots
He et al. One-pot synthesis of color-tunable copper doped zinc sulfide quantum dots for solid-state lighting devices
Wei et al. Synthesis of emission tunable AgInS2/ZnS quantum dots and application for light emitting diodes
CN100383216C (zh) 一种ZnSe/ZnS核/壳型量子点的制备方法
Jiang et al. Cd-free Cu–Zn–In–S/ZnS quantum dots@ SiO2 multiple cores nanostructure: Preparation and application for white LEDs
CN114181104B (zh) 一种n-乙酰基乙二胺金属卤化物低维钙钛矿单晶材料、制备方法及其应用
Guo et al. The role of deep-red emission CuInS2/ZnS QDs in white light emitting diodes
US20110049560A1 (en) Compositions and methods for generating white light
CN103571481A (zh) 一种铕离子Eu3+激活的钼酸盐红色荧光粉、制备方法及应用
Zheng et al. Mn4+-activated (K1-xCsx) 2NbF7 red phosphors with high color purity and excellent moisture resistance for WLEDs
Luong et al. Green synthesis of highly UV-orange emitting ZnSe/ZnS: Mn/ZnS core/shell/shell nanocrystals by a three-step single flask method
Zhou et al. FA+ and Mn2+ codoped CsPbCl3 perovskite quantum dots with super thermal stability

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150513