CN106641795B - 一种量子点蓝紫光源的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种量子点蓝紫光源的制备方法，包括：在激光器靶台上设置待烧蚀的黑磷块体和正己烷溶剂的混合物，其中，所述黑磷块体没入所述正己烷溶剂中；控制激光器发射激光，利用所述激光穿过所述正己烷溶剂的液面对所述黑磷块体进行烧蚀，经过第一预设时间后，取出剩余的所述黑磷块体，得到黑磷烯量子点与正己烷混合液体；利用所述激光对所述混合液体进行辐射，经过第二预设时间后停止辐射；对所述辐射处理后的黑磷烯量子点与正己烷混合液体进行发光检测，如果所述混合液体具有在蓝紫光区域的稳定的发光波峰，则确定制备得到可用作蓝紫光源的黑磷烯量子点与正己烷混合液体。

Description

一种量子点蓝紫光源的制备方法
技术领域
本发明涉及光源技术领域，特别是涉及一种量子点蓝紫光源的制备方法。
背景技术
量子点通常指半径小于或接近于激子波尔半径的半导体纳米颗粒，通常尺寸在100nm以下。量子点的量子尺寸效应给量子点带来一系列独特的光学性质，例如，光稳定性好、荧光强度高、激发光谱宽和发射波长可调控等，使量子点在光学传感器、细胞标记、生物成像、光催化剂等领域具有广阔的应用前景。
近些年来，基于半导体量子点的LED(Light Emitted Diode，发光二极管)的研究受到了越来越多的关注。但是，由于半导体量子点材料缺少较宽光学带隙，且多数量子点的发光峰位都处于红、橙、黄、绿光波段，很难获得能够发蓝紫光的量子点材料，而缺少蓝紫光源导致难以将量子点光源应用于照明或全色显示等领域中。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子点蓝紫光源的制备方法，解决现有技术中缺少量子点蓝紫光源的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种量子点蓝紫光源的制备方法，包括：
在激光器靶台上设置待烧蚀的黑磷块体和正己烷溶剂的混合物，其中，所述黑磷块体没入所述正己烷溶剂中；
控制激光器发射激光，利用所述激光穿过所述正己烷溶剂的液面对所述黑磷块体进行烧蚀，经过第一预设时间后，取出剩余的所述黑磷块体，得到黑磷烯量子点与正己烷混合液体；
利用所述激光对所述混合液体进行辐射，经过第二预设时间后停止辐射；
对所述辐射处理后的黑磷烯量子点与正己烷混合液体进行发光检测，如果所述混合液体具有在蓝紫光区域的稳定的发光波峰，则确定制备得到可用作蓝紫光源的黑磷烯量子点与正己烷混合液体。
优选的，所述黑磷块体距离所述正己烷溶剂的液面0.5cm-1.0cm。
优选的，所述激光器为钇铝石榴石晶体Nd:YAG激光器，波长为1064nm。
优选的，在所述第一预设时间内，所述激光的频率为5Hz，能量为30mJ每脉冲，脉宽为6ns。
优选的，所述第一预设时间为5分钟-60分钟。
优选的，所述第一预设时间为20分钟。
优选的，在所述第二预设时间内，所述激光的频率为10Hz，能量为20mJ每脉冲，脉宽为6ns。
优选的，所述第二预设时间为5分钟-120分钟。
优选的，所述第二预设时间为30分钟。
通过采用本发明实施例提供的量子点蓝紫光源的制备方法，采用激光烧蚀技术在正己烷溶剂中烧蚀黑磷块体，得到黑磷烯量子点和正己烷溶剂的混合液体，该混合液体具有稳定的蓝紫光区域的发光波峰，从而能够用作量子点蓝紫光源，实现了量子点蓝紫光源的制备。
附图说明
图1示出本发明实施例提供的量子点蓝紫光源的制备方法的流程示意图。
图2示出本发明实施例提供的黑磷烯量子点液体的发光光谱。
图3示出本发明实施例提供的正己烷溶剂的发光光谱。
图4示出本发明实施例提供的黑磷烯量子点液体的透射电镜图。
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明实施例提供一种量子点蓝紫光源的制备方法，使用黑磷和正己烷溶剂制备量子点蓝紫光源。
黑磷具有褶皱的六边形结构，是一种典型的二维范德瓦尔斯材料，具有独特的结构和各向异性的电子传输、热传输以及光学性质，但是，黑磷块体带隙为0.3eV，带隙太小限制了其作为光源的应用，由于量子尺寸效应，磷烯带隙展宽到1.45eV，但是，发光在红外区域，并且较弱，同样不适用于发光材料的应用。
本发明中，利用激光烧蚀技术烧蚀在正己烷溶剂中的黑磷块体，制备得到一种黑磷烯量子点与正己烷混合液体(为便于描述，下文部分内容中将该黑磷烯量子点与正己烷混合液体简称为黑磷烯量子点液体)，与黑磷块体或现有技术中的其他黑磷量子点不同，本发明得到的黑磷烯量子点液体在蓝紫光区域具有发光峰，且随激发光波长的变化，该发光峰的位置不出现红移现象，发光峰位稳定，因此，可以作为蓝紫光源应用。
图1示出本发明实施例提供的量子点蓝紫光源的制备方法，包括：
步骤101，在激光器靶台上设置待烧蚀的黑磷块体和正己烷溶剂的混合物，其中，所述黑磷块体没入所述正己烷溶剂中。
可以使用烧杯等器皿承载正己烷溶剂，黑磷块体没入所述正己烷溶剂中，距离正己烷溶剂的液面0.5cm-1.0cm，这样，一方面可以保证在击中黑磷块体之前，激光的能量不会因为穿透正己烷溶剂而损失过多；另一方面，还可以保证激光烧蚀黑磷块体的产物位于正己烷溶剂中，而不会脱离正己烷溶剂进入空气中，避免了由于与空气作用而可能产生的污染。
步骤102，控制激光器发射激光，利用所述激光穿过所述正己烷溶剂的液面对所述黑磷块体进行烧蚀，经过第一预设时间后，取出剩余的所述黑磷块体，得到黑磷烯量子点与正己烷混合液体。
本发明实施例使用的激光器是Nd:YAG(钇铝石榴石晶体)激光器，容易理解，本领域普通技术人员也可能使用其他激光器得到与本发明相同或相似的结果。本发明实施例中使用的Nd:YAG激光器仅是示例而不用于限定激光器的种类。
本发明实施例中使用的Nd:YAG激光器的波长为1064nm。容易理解，1064nm仅是示例，而不用于限定激光的波长。本领域技术人员使用其他波长(例如532nm)的激光也有可能得到与本发明相同或相似的结果。
第一预设时间为5分钟-60分钟，优选的，为20分钟。第一预设时间内，Nd:YAG激光器的激光的频率为5Hz，能量为30mJ每脉冲，脉宽为6ns。
步骤103，利用所述激光对所述混合液体进行辐射，经过第二预设时间后停止辐射。
本步骤中，采用的器皿需要使得混合液体具有足够深度，避免激光穿透混合液体击中器皿壁产生污染。例如，可以使用试管作为本步骤中容纳混合液体的器皿。
第二预设时间为5分钟-120分钟，优选的为30分钟。在第二预设时间内，激光的频率为10Hz，能量为20mJ每脉冲，脉宽为6ns。
步骤104，对所述辐射处理后的黑磷烯量子点与正己烷混合液体进行发光检测，如果所述混合液体具有在蓝紫光区域的稳定的发光波峰，则确定制备得到可用作蓝紫光源的黑磷烯量子点与正己烷混合液体。
图2示出辐射处理后的黑磷烯量子点液体的发光图，其中横坐标是发射光的波长，纵坐标是强度。分别用波长为320nm，340nm，360nm和380nm的激发光对黑磷烯量子点液体进行激发，在发光图中可以明显得看到A、B、C三个发光峰，分别位于401nm、423nm和450nm处，发光峰位于蓝紫光区域。而且，随着激发光的波长的增加，黑磷烯量子点的发光峰位并没有出现红移现象，发光峰位比较稳定。现有技术中对石墨烯、二硫化钼等其它半导体量子点进行发光检测时，这些半导体量子点的发光波峰的位置随着激发波长的增大而发生红移。
需要说明，图2中黑磷烯量子点液体产生的发光光谱中的波峰信号来自黑磷烯量子点，而不是正己烷溶剂本身，因为相对于量子点的发光强度，溶剂本身的发光强度太弱并且会随激发波长的增加而红移。图3示出正己烷溶剂本身的发光光谱，可以发现明显的波峰红移现象。
为了清楚烧蚀产物，本发明实施例中还提供了黑磷烯量子点液体的透射电镜图。图4示出了黑磷烯量子点液体的透射电镜图。从图4(a)中可以清晰地看到黑磷的局域有序的晶格条纹结构，图4(b)是图4(a)中的圆环处的高分辨电镜图，从中可以看到其具有0.26nm的晶格参数，该参数对应于黑磷的(040)晶面，证明烧蚀后得到的黑磷烯量子点液体中存在黑磷烯量子点。
容易理解，可以直接使用步骤104产生的黑磷烯量子点与正己烷混合液体作为蓝紫光源。例如，在生物细胞检测诊断、药物活性分析等高通量筛选领域，可以直接将步骤104产生的黑磷烯量子点与正己烷混合液体作为蓝紫光源注入生物细胞中。当然，本领域技术人员也可以对步骤104产生的黑磷烯量子点与正己烷混合液体进行进一步处理，以期去除正己烷，仅保留黑磷烯量子点，本发明实施例中不限制去除正己烷的方式。
通过采用本发明实施例提供的量子点蓝紫光源的制备方法，采用激光烧蚀技术在正己烷溶剂中烧蚀黑磷块体，得到黑磷烯量子点和正己烷溶剂的混合液体，该混合液体具有稳定的蓝紫光区域的发光波峰，从而能够用作量子点蓝紫光源，实现了量子点蓝紫光源的制备。
黑磷作为直接带隙层状材料，相比于现有技术中常用的石墨烯和二硫化钼，电子跃迁发光更加容易，因此制备出黑磷为基础的量子点荧光材料，进一步作为发光光源应用于光电子器件领域，具有重要的技术和商业意义。
量子点光源在诸如生物细胞检测诊断，药物活性分析等高通量筛选领域，实现多种信号的同时检测具有重要的意义，这主要取决于能否获得通过单一激发源就能产生多个可分辨的发光峰特性的发光光源，使其能够作为供体，通过荧光共振能量转移技术，达到同时检测多个受体信号的效果。然而，一般的光源只具有发射单一宽峰的特性，如石墨烯量子点。本发明实施例制备的黑磷烯量子点和正己烷溶剂的混合液体具有稳定且较宽的蓝紫光区域的发光波峰，从而能够通过单一激发源产生多个可分辨的发光峰，对诸如生物细胞检测诊断、药物活性分析等高通量筛选领域的检测具有重要意义。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，包括：
在激光器靶台上设置待烧蚀的黑磷块体和正己烷溶剂的混合物，其中，所述黑磷块体没入所述正己烷溶剂中；
控制激光器发射激光，利用所述激光穿过所述正己烷溶剂的液面对所述黑磷块体进行烧蚀，经过第一预设时间后，取出剩余的所述黑磷块体，得到黑磷烯量子点与正己烷混合液体；
利用所述激光对所述混合液体进行辐射，经过第二预设时间后停止辐射；
对所述辐射处理后的黑磷烯量子点与正己烷混合液体进行发光检测，如果所述混合液体具有在蓝紫光区域的稳定的发光波峰，则确定制备得到可用作蓝紫光源的黑磷烯量子点与正己烷混合液体；
其中，在所述第一预设时间内，所述激光的频率为5Hz，能量为30mJ每脉冲，脉宽为6ns；在所述第二预设时间内，所述激光的频率为10Hz，能量为20mJ每脉冲，脉宽为6ns。
2.如权利要求1所述的量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，所述黑磷块体距离所述正己烷溶剂的液面0.5cm-1.0cm。
3.如权利要求2所述的量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，所述激光器为钇铝石榴石晶体Nd:YAG激光器，波长为1064nm。
4.如权利要求3所述的量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，所述第一预设时间为5分钟-60分钟。
5.如权利要求3所述的量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，所述第一预设时间为20分钟。
6.如权利要求3所述的量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，所述第二预设时间为5分钟-120分钟。
7.如权利要求3所述的量子点蓝紫光源的制备方法，其特征在于，所述第二预设时间为30分钟。
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