CN114507525A - 一种完全梯度合金量子点及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种完全梯度合金量子点，其结构包括核体量子点；所述核体量子点为Cd1‑ mZnmSe量子点，其中，0≤m≤1；所述Cd1‑mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量和Zn元素含量呈梯度分布；其结构还包括外壳层；所述外壳层为ZnSeyS1‑y外壳，其中，0≤y≤1；从ZnSeyS1‑y外壳的内层到ZnSeyS1‑y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布。一种制备完全梯度合金量子点的方法，该方法包括：1、制备核体材料分散液；2、制备外壳层材料分散液；3、将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点。
Description
技术领域
本发明涉及一种完全梯度合金量子点及其制备方法，属于半导体功能材料技术领域。
背景技术
量子点近年来已在诸如照明、显示、太阳能电池、生物检测、化学催化、量子信息等领域取得了很多创新性的研究成果以及产业化进展；尤其是在显示领域，量子点具有半峰宽窄、发光波长可调、合成方法简单、稳定性高等优点使其具备成为下一代显示材料主力军的潜力。
对比已经成熟的液晶显示以及时下大热的OLED、mini-LED、micro-LED，量子点发光二极管（QLED）具备其独特的优势，受到人们的关注；目前，构筑高性能QLED所使用的量子点通常为10nm-15nm的核壳结构量子点，核壳结构量子点在核与壳层之间有明显的界面，在现有的合成技术中，为了提高量子点的稳定性需要增加壳层数量，随着壳层厚度的增加，晶格应力逐渐增大，界面处的缺陷逐渐增多，造成量子点荧光量子产率降低，稳定性降低。
发明内容
本发明提出的是一种完全梯度合金量子点及其制备方法，其目的旨在解决核壳结构量子点在核与壳层之间有明显的界面，由于晶格应力导致界面处的缺陷较多的问题。
本发明的技术解决方案：一种完全梯度合金量子点，其结构包括核体量子点；所述核体量子点为Cd1-mZnmSe量子点，其中，0≤m≤1；所述Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量和Zn元素含量呈梯度分布。
进一步地，所述的一种完全梯度合金量子点，其结构还包括外壳层；所述外壳层为ZnSeyS1-y外壳，其中，0≤y≤1；从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布；所述ZnSeyS1-y外壳的内层与Cd1-mZnmSe量子点的外层连接生长，ZnSeyS1-y外壳的内层与Cd1-mZnmSe量子点的外层之间无界面分离。
进一步地，所述Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素和Zn元素含量呈梯度分布，具体为：Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量越来越少，Zn元素含量越来越多；
所述从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布，具体为：从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量越来越少，S元素含量越来越多；
所述完全梯度合金量子点具体为Cd1-mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点；所述X为外壳层的层数，X的取值范围为1≤X≤15；所述外壳层的层数为ZnSeyS1-y单原子层的层数，所述外壳层的总厚度由每个ZnSeyS1-y单原子层的厚度、ZnSeyS1-y单原子层之间的晶面间距、ZnSeyS1-y单原子层的层数共同决定。
一种制备完全梯度合金量子点的方法，该方法包括：
1、制备核体材料分散液；
所述制备核体材料分散液，具体包括：
1-1、在无水无氧的条件下，将锌源，镉源、有机溶剂混合，得到锌源-镉源混合溶液；
1-2、将硒源和有机溶剂混合，得到硒源料液；
1-3、将锌源-镉源混合溶液加热至成核温度，取硒源料液注入到锌源-镉源混合溶液中，保持在成核温度，退火，形成Cd1-mZnmSe核体材料分散液。
进一步地，所述锌源为氧化锌、氯化锌、硝酸锌、油酸锌、硬脂酸锌、癸酸锌、月桂酸锌、十四酸锌、二十酸锌、二十四酸锌中的一种或两种以上的组合；
所述镉源为氧化镉、氯化镉、硝酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、癸酸镉、月桂酸镉、十四酸镉、二十酸镉、二十四酸镉中的一种或两种以上的组合；
所述锌源-镉源混合溶液中锌和镉的物质的量的比为5:（1～9）；所述锌源-镉源混合溶液中锌和镉的总浓度为0.06mmol/mL～0.6mmol/mL；
所述硒源料液中硒的浓度为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硒源为分析纯的单质硒；
所述成核温度为240℃～340℃。
进一步地，所述取硒源料液注入到锌源-镉源混合溶液中，具体为：将硒源料液以0.5mmoL/h-3mmoL/h的速度注入到锌源-镉源混合料液中，所注入硒源料液时硒与锌源-镉源混合溶液中锌、镉的物质的量的比为5:（1～9）。
进一步地，所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，该方法还包括：
2、制备外壳层材料分散液；所述外壳层材料分散液包括硒源-硫源混合料液和锌源料液；
3、将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点；
所述硒源-硫源混合料液的制备，具体包括：
2-1、将硫源和有机溶剂混合，得到硫源料液；
2-2、将硒源和有机溶剂混合，得到硒源料液；
2-3、将不同比例的硒源料液与硫源料液混合到若干种硒源-硫源混合料液；将若干种硒源-硫源混合料液按每种硒源-硫源混合料液中硒源料液所占的比例从高到低对若干种硒源-硫源混合料液进行排序；
所述锌源料液的制备，具体包括：将锌源和有机溶剂混合，得到锌源料液。
进一步地，所述硫源料液中硫的浓度为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硫源为分析纯的单质硫；所述硒源料液中硒的浓度为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硒源为分析纯的单质硒；所述锌源料液中锌源的浓度为0.01mmol/mL～0.7mmol/mL。
进一步地，所述将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点，具体包括：保持在成壳温度，无水无氧的条件下，将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，在退火温度下退火一定时间，得到含有完全梯度合金量子点的溶液，即含有Cd1-mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点的溶液；所述将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中，具体为：将若干种硒源-硫源混合料液按硒源料液所占的比例从高到低依次滴加至核体材料的分散液中，在滴加硒源-硫源混合料液的过程中将锌源料液也滴加至核体材料的分散液中。
进一步地，所述成壳温度为240℃～350℃，所述退火温度为300℃-310℃；所述退火一定时间为退火1～2h；所滴加硒源-硫源混合料液中硒和硫的物质的量之和小于或等于所滴加锌源料液中锌源物质的量；所滴加锌源料液与硒源-硫源混合料液体积比为（0.5～10）：1。
本发明的有益效果：
1）本发明提供的完全梯度合金量子点缓解了核壳结构量子点界面处的晶格应力，减少了核壳结构量子点的晶格缺陷；
2）本发明最终所得核壳结构量子点的粒径分布均一、量子产率高、稳定性好；
3）本发明通过调控锌源、镉源、硫源、硒源的用量及其浓度，控制反应温度和反应时间得到完全梯度的大尺寸合金量子点。
附图说明
附图1为实施例1制备得到的Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点的TEM图。
附图2为实施例1制备得到的Cd1-mZnmSe（0<m<1）不同尺寸下元素含量变化图。
附图3为实施2制备得到的Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）的TEM图。
附图4为实施例2制备得到的Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）的不同半径下元素含量变化图。
附图5为实施例3制备得到的Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）的TEM图。
附图6为实施例3制备得到的Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）的不同半径下元素含量变化图。
具体实施方式
一种完全梯度合金量子点，其结构包括核体量子点；所述核体量子点为Cd1-mZnmSe量子点，其中，0≤m≤1；所述Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量和Zn元素含量呈梯度分布。
所述Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素和Zn元素含量呈梯度分布，具体为：Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量越来越少，Zn元素含量越来越多。
所述一种完全梯度合金量子点，其结构还包括外壳层；所述外壳层为ZnSeyS1-y外壳，其中，0≤y≤1；从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布。
所述从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布，具体为：从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量越来越少，S元素含量越来越多。
所述ZnSeyS1-y外壳的内层与Cd1-mZnmSe量子点的外层连接生长，ZnSeyS1-y外壳的内层与Cd1-mZnmSe量子点的外层之间无界面分离。
所述一种完全梯度合金量子点具体为Cd1-mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点；所述X为外壳层的层数，X的取值范围优选为1≤X≤15，进一步优选2≤X≤6；在本发明中，所述外壳层的层数为ZnSeyS1-y单原子层的层数，所述外壳层的总厚度由每个ZnSeyS1-y单原子层的厚度、ZnSeyS1-y单原子层之间的晶面间距、ZnSeyS1-y单原子层的层数共同决定；本发明制备的Cd1- mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点中ZnSeyS1-y单原子层之间的晶面间距在0.31 nm-0.34nm之间。
所述Cd1-mZnmSe量子点作为核体量子点，Cd1-mZnmSe量子点的粒径优选为10 nm～16nm，进一步优先为12 nm～15nm，更优选为13 nm～14nm；所述ZnSeyS1-y外壳作为外壳层，ZnSeyS1-y外壳的厚度优选为0nm-5nm。
所述Cd1-mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点的整体粒径优选为15nm～25nm，进一步优选为16nm～20nm。
本发明提供的完全梯度合金量子点采用合金核体量子点及生长在核体量子点外的合金外壳层，各种元素梯度分布，缓解了界面应力，减少了缺陷态的存在，提升了量子产率和提高了稳定性。
所述一种制备完全梯度合金量子点的方法，该方法包括：
1、制备核体材料分散液。
所述制备核体材料分散液，具体包括：
1-1、在无水无氧的条件下，将锌源，镉源、有机溶剂混合，得到锌源-镉源混合溶液；所述锌源优选为氧化锌、氯化锌、硝酸锌、油酸锌、硬脂酸锌、癸酸锌、月桂酸锌、十四酸锌、二十酸锌、二十四酸锌中的一种或两种以上的组合，所述锌源进一步优选为油酸锌或癸酸锌；所述镉源优选为氧化镉、氯化镉、硝酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、癸酸镉、月桂酸镉、十四酸镉、二十酸镉、二十四酸镉中的一种或两种以上的组合，所述镉源进一步优选为油酸镉；所述锌源-镉源混合溶液中锌和镉的摩尔比优选为5:（1～9）；所述锌源-镉源混合溶液中锌和镉的总浓度优选为0.06mmol/mL～0.6mmol/mL；
1-2、将硒源和有机溶剂混合，得到硒源料液；所述硒源料液中硒的浓度优选为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硒源优选为分析纯的单质硒；所述单质硒优选为硒粉，所述硒粉的粒径优选为200～400目；
1-3、将锌源-镉源混合溶液加热至成核温度，取硒源料液注入到锌源-镉源混合溶液中，保持在成核温度，退火，形成Cd1-mZnmSe核体材料分散液；所述成核温度优选为240℃～340℃；所述取硒源料液注入到锌源-镉源混合溶液中，具体优选为：将硒源料液以0.5mmoL/h-3mmoL/h的速度注入到锌源-镉源混合料液中，所注入硒源料液时硒与锌源-镉源混合溶液中锌、镉的摩尔比优选为5:（1～9），在本发明中将核体材料分散液中锌源和镉源的用量和浓度控制在上述范围，有利于避免锌的快速消耗导致不利于形成完全梯度合金量子点；所述退火，具体为：保持在成核温度，退火时间优选为5min-120min；本发明在硒源料液加入锌源-镉源混合溶液后，由于锌和镉与硒的反应活性的原因，镉的活性要高于锌，硒与镉反应的优先级要高，硒会与大量的镉反应形成适量小尺寸的CdSe，并与少量的锌反应，随着反应的进行，镉源浓度降低，硒与大量的锌反应在CdSe晶核表面生长一定厚度的CdZnSe中间过渡层（约几分钟到几十分钟），即形成CdSe/CdZnSe；随着反应的继续进行，镉源浓度进一步降低至消耗完毕，则为锌源中锌与硒反应，在CdZnSe中间过渡层表面生长一定厚度的ZnSe表层（约几分钟到几十分钟），即最终形成CdSe/CdZnSe/ZnSe结构的Cd1- mZnmSe梯度合金核壳结构量子点（0≤m≤1），但此处的CdSe/CdZnSe/ZnSe结构并非是完全明显的分为CdSe层、CdZnSe层、ZnSe层，而是一个逐渐过渡的过程，CdSe、CdZnSe、ZnSe三者之间并没有严格的界面区分，其特点为Cd1-mZnmSe量子点从内到外Cd元素含量逐渐降低，Zn元素逐渐增加，Cd1-mZnmSe量子点中镉元素主要分布在核体中心，少量的镉元素分布在核体表面，而锌元素主要分布在核体表面，少量的锌元素分布在和核体内部，硒元素始终贯穿整个Cd1-mZnmSe量子点；本发明通过控制各组分浓度以及用量、反应温度在上述范围内，反应初期形成的CdSe晶核尺寸小且数量适中，同时利用体系中剩余的镉源形成中间过渡层，降低后续壳层生长时的晶格缺陷，最终形成CdSe/CdZnSe/ZnSe这种从元素含量内到外逐渐变化的完美的Cd1-mZnmSe梯度合金结构的核体量子点。
所述一种制备完全梯度合金量子点的方法，该方法还包括：
2、制备外壳层材料分散液；
3、将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点；本发明将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，可避免外壳层材料单独成核。
所述外壳层材料分散液包括硒源-硫源混合料液和锌源料液。
所述制备外壳层材料分散液，具体包括：制备硒源-硫源混合料液和制备锌源料液。
所述制备硒源-硫源混合料液，具体包括：
2-1、将硫源和有机溶剂混合，得到硫源料液；所述硫源料液中硫的浓度优选为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硫源优选为分析纯的单质硫；所述单质硫优选为硫粉，所述硫粉的粒径优选为200～400目；
2-2、将硒源和有机溶剂混合，得到硒源料液；所述硒源料液中硒的浓度优选为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硒源优选为分析纯的单质硒；所述单质硒优选为硒粉，所述硒粉的粒径优选为200～400目；
2-3、将不同比例的硒源料液与硫源料液混合到若干种硒源-硫源混合料液；将若干种硒源-硫源混合料液按每种硒源-硫源混合料液中硒源料液所占的比例从高到低对若干种硒源-硫源混合料液进行排序。
所述制备锌源料液，具体包括：将锌源和有机溶剂混合，得到锌源料液；所述锌源料液中锌源的浓度优选为0.01 mmol/mL～0.7mmol/mL，进一步优选为0.2 mmol/mL～0.6mmol/mL，最优选为0.3 mmol/mL～0.5mmol/mL；
所述将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点，具体包括：保持在成壳温度，无水无氧的条件下，将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，在退火温度下退火一定时间，得到含有完全梯度合金量子点的溶液，即含有Cd1-mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点的溶液；所述成壳温度优选为240℃～350℃，更优选为280℃～320℃，最优选为300℃～310℃；退火温度优选为300℃-310℃；所述退火一定时间优选为退火1～2h，进一步优选为0.5 h～1h，；在本发明中，所述外壳层的生长时间为外壳层材料分散液滴加完毕至停止反应的时间段；所述外壳层材料的生长时间一般为1h～3h，优选为2 h～2.5h。
所述将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中，具体为：将若干种硒源-硫源混合料液按硒源料液所占的比例从高到低依次滴加至核体材料的分散液中，在滴加硒源-硫源混合料液的过程中将锌源料液也滴加至核体材料的分散液中。
所述将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中的过程，硒源-硫源混合料液的滴加速度和锌源料液的滴加速度均优选为0.1mL/h～1mL/h，优选为0.5 mL/h～1mL/h，更优选为0.8 mL/h～1mL/h。
所述将不同体积比例的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中的过程，所滴加硒源-硫源混合料液中硒和硫的物质的量之和小于或等于所滴加锌源料液中锌源物质的量；所滴加锌源料液与硒源-硫源混合料液体积比优选为（0.5～10）：1，更优选为（1～6）：1，最优选为（1～3）：1；外壳层材料分散液中锌源料液和硒源-硫源混合料液混合的用量和浓度控制在上述范围，有利于保持较高的量子产率，如果硒源-硫源混合料液过多，最终量子点产物的表面中会存在Se元素和S元素，Se原子在空气中不稳定，会与空气发生反应导致量子点表面被破化，导致量子产率降低；硫源和硒源混合料液过少时，不仅不利于形成大尺寸量子点，还不利于形成Se元素贯穿整个量子点的完全梯度合金量子点；本发明中通过控制所加入硒源-硫源混合料液和锌源料液的比例，保证了硫源和硒源混合料液的用量在一个合适的范围；另外，通过先加入硒源料液所占比例较高的硒源-硫源混合料液，再加入硒源料液所占比例较低的硒源-硫源混合料液，减少了最终形成的完全梯度合金量子点表面的Se元素含量，降低了因Se与空气发生反应导致量子点表面被破化的风险。
在得到含有完全梯度合金量子点的溶液后，本发明优选对得到的物料依次进行降温、沉降和固液分离，得到核壳结构量子点；本发明对所述降温的方式没有特殊要求，优选采用自然冷却的方式，将反应后物料的温度降低至室温即可；降温后，本发明优选将降温后的物料进行沉降，以便于进行后续固液分离；在本发明中，所述沉降用沉降剂优选包括醇类溶剂、酯类溶剂中的一种或两种；所述醇类溶剂优选为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和叔丁醇中的一种或两种以上的组合，进一步优选为乙醇；所述酯类溶剂优选为乙酸乙酯、癸酸乙酯、丙酸乙酯、壬酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯和丁酸乙酯中的一种或两种以上的组合，进一步优选为乙酸乙酯；在本发明中，所述醇类溶剂或酯类溶剂为几种组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的用量比没有特殊要求；在本发明中，所述降温后的物料与沉降剂的体积比优选为1：8～10，进一步优选为1:9；本发明优选将所述降温后得到的物料与沉降剂混合以实现沉降，之后对混合均匀的物料进行固液分离即可，所得固相即为完全梯度合金量子点，无需干燥可直接加入到非极性溶剂（如正己烷、甲苯或正辛烷）中储存。
在本发明中，所述固液分离的方式优选为过滤或离心，进一步优选为离心；本发明对所述离心的具体实施方式没有特殊要求，以能实现固液完全分离即可。
通过控制外壳层材料分散液中各组分浓度以及用量、反应温度在上述范围内，由于所滴加每种硒源-硫源混合料液中硒源料液和硫源料液的比例不同，将若干种硒源-硫源混合料液按硒源料液所占的比例从高到低依次滴加至核体材料的分散液中，使得外壳层元素呈现梯度分布，梯度合金量子点外原位生长梯度合金壳层，最终形成Cd1-mZnmSe/XZnSeyS1-y完全梯度合金量子点；本发明制备的完全梯度合金量子点由于从内到外元素呈现梯度分布，没有明显的核壳分离，生长的时候不会错位，减少了晶格缺陷，因而最终所得完全梯度合金量子点的粒径大且粒径分布均匀，量子产率高。
本发明对所用到材料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述锌源优选为氧化锌、氯化锌、硝酸锌、油酸锌、硬脂酸锌、癸酸锌、月桂酸锌、十四酸锌、二十酸锌、二十四酸锌中的一种或两种以上的组合，所述锌源进一步优选为油酸锌或癸酸锌；当所述锌源为上述具体物质的两种以上组合时，优选按照各组分等体积比配制得到。
所述镉源优选为氧化镉、氯化镉、硝酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、癸酸镉、月桂酸镉、十四酸镉、二十酸镉、二十四酸镉中的一种或两种以上的组合，所述镉源进一步优选为油酸镉；当所述镉源为上述具体物质的两种以上组合时，优选按照各组分等体积比配制得到。
在本发明中，所述有机溶剂均优选为油胺、液体石蜡、十八烯、二十烷、二十四烷、矿物油中的一种或两种以上的组合；当所述有机溶剂为两种以上组分的混合物时，本发明优选按照各组分等体积比配制得到。
本发明中所有需要加热的步骤中，均优选以匀速升温方式达到相应温度，升温的速率优选为2℃/min～25℃/min，更优选为10℃/min～22℃/min，最优选为10℃/min～18℃/min；本发明将所述升温速率进行上述限定，可避免核体材料的分散液受热不均和沸腾造成组分损失，提高原料添加量的精准度。
在本发明中，所述无氧条件优选为氮气保护条件。
在本发明中，所述镉源以镉离子计，锌源以锌离子计，硒源以硒原子计，硫源以硫原子计。
本发明制备的完全梯度合金量子点能够使量子点的核壳界面变得平滑，减小了应力，降低了量子点缺陷，提升了量子点产率；而且，本发明的完全梯度合金量子点尺寸较大有利于抑制福斯特共振能量转移，在实际应用中方便形成单层量子点发光薄膜，能够提升器件中载流子传输速率，进而提升器件的效率、亮度以及寿命。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
制备Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点，包括以下步骤：
将1.2mmol油酸锌、1.6mmol油酸镉和18mL十八烯混合，得到锌源-镉源混合料液；将10mmol硒粉、10mL三辛基膦和10mL十八烯混合，得到硒源料液；
将所述锌源-镉源混合料液10℃/min升温速率从室温（25℃）升温到310℃，之后加入所述硒源料液，310℃条件下反应60min；反应完成后将所得物料自然降温至室温得到降温后物料，将降温后物料与氯仿和乙酸乙酯混合均匀以进行沉降，之后离心分离，所得固相为Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点；降温后物料与氯仿和乙酸乙酯混合时，降温后物料、氯仿、乙酸乙酯体积比为1:1:5。
对实施例1制备得到的Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点进行量子产率测试，结果显示量子产率为70%。
对实施例1制备得到的Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点进行TEM形貌表征，结果如图1所示；由图1可知，所述Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点的粒径为16nm。
通过EDS元素分析对实施例1得到的Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点进行元素含量分析并对得到的数据进行分析拟合，得到附图2所示的从Cd1-mZnmSe（0<m<1）量子点核心到Cd1- mZnmSe（0<m<1）量子点表面的元素含量变化图，从图中看出Cd的含量随着半径尺寸的增加呈梯度变化。
实施例2
制备Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点，包括以下步骤：
将1.2mmol油酸锌、1.6mmol油酸镉和18mL十八烯混合，得到锌源-镉源混合料液；将10mmol硒粉、10mL三辛基膦和10mL十八烯混合，得到硒源料液；将10mmol硫粉、10mL三辛基膦和10mL十八烯混合，得到硫源混合料液；将2mmol的油酸锌、5ml的十八烯混合得到锌源料液。
取不同体积的硒源料液与硫源料液混合得到硒源-硫源混合料液；硒源料液与硫源料液体积比为2:0、1：1、0.75:1.25、0:2，对应分别记为硒源-硫源混合料液Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ。
将锌源-镉源混合料液10℃/min升温速率从室温（25℃）升温到310℃，之后加入所述硒源料液，310℃条件下反应60min；得到Cd1-mZnmSe量子点核溶液。
向Cd1-mZnmSe量子点核溶液中加入5mL浓度为0.4mmol/mL的锌源料液，然后依次滴加硒源-硫源混合料液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，各2ml，硒源-硫源混合料液的滴加速度为0.5mL/h；从第一滴硒源-硫源混合料液加入开始每隔20-30min加入4mL浓度为0.4mmol/mL的锌源料液，共计加入4次，锌源料液和硒源-硫源混合料液滴加完毕后，反应30min，得到完全梯度合金量子点。
对实施例2制备得到的Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点进行量子产率测试，结果显示量子产率为90%。
图3为实施例2制备得到的Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）的TEM图，所述Cd1- mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点的粒径为18nm。
通过EDS元素分析对实施例2得到的Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点进行元素含量分析并对得到的数据进行分析拟合，得到附图4所示，从Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点核心到Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点表面的元素含量变化图，从图中看出Zn的含量随着半径尺寸的增加变化呈梯度变化，Se的含量随着半径尺寸的变化呈梯度变化，量子点整体为完全梯度合金量子点。
实施例3
制备Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点，包括以下步骤：
制备Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点，包括以下步骤：
将1.2mmol油酸锌、1.6mmol油酸镉和18mL十八烯混合，得到锌源-镉源混合料液；将10mmol硒粉、10mL三辛基膦和10mL十八烯混合，得到硒源料液；将10mmol硫粉、10mL三辛基膦和10mL十八烯混合，得到硫源混合料液；将2mmol的油酸锌、5ml的十八烯混合得到锌源料液。
将所述锌源-镉源混合料液10℃/min升温速率从室温（25℃）升温到310℃，之后加入所述硒源料液，310℃条件下反应60min；得到Cd1-mZnmSe量子点溶液。
取不同体积的硒源料液与硫源料液混合得到硒源-硫源混合料液，硒源料液与硫源料液体积比为2:0、1.75:0.25、1:1、0.5:1.5、0:2，对应分别记为硒源-硫源混合料液Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ。
在此温度条件下，保温10-20mim后，向Cd1-mZnmSe量子点溶液中加入5mL浓度为0.4mmol/mL的锌源料液，分次滴加2ml硒源-硫源混合料液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，依次滴加硒源-硫源混合料液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ各2ml，硒源-硫源混合料液的滴加速度为0.5mL/h；从第一滴硒源-硫源混合料液加入后每隔20-30min加入4mL浓度为0.4mmol/mL的锌源料液，共计加入5次，滴加完毕后，反应30min；得到完全梯度合金量子点，得到完全梯度合金量子点对实施例4制备得到的Cd1-mZnmSe@8ZnSeyS1-y量子点进行量子产率测试，结果显示量子产率为95%。
图5为实施例3制备得到的Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）的TEM图，所述量子点的粒径为20nm。
通过 EDS元素分析对实施例3制备得到的Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点进行元素含量分析并对得到的数据进行分析拟合，得到附图6所示从Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点核心到Cd1-mZnmSe@10ZnSeyS1-y（0<m<1,0<y<1）量子点表面的元素含量变化图，从图中看出Zn的含量随着半径尺寸的增加成梯度变化，当半径r=8 nm时生长壳层，壳层中Se的含量随着半径尺寸的变化呈梯度变化，量子点整体为完全梯度合金量子点；随着半径尺寸增加Cd的含量逐渐增少，Zn的含量逐渐增多，Se的含量逐渐增少，S的含量逐渐减多，整体的Se的含量要高于S的含量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种完全梯度合金量子点，其特征是包括核体量子点；所述核体量子点为Cd1-mZnmSe量子点，其中，0≤m≤1；所述Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量和Zn元素含量呈梯度分布。
2.根据权利要求1所述的一种完全梯度合金量子点，其特征是还包括外壳层；所述外壳层为ZnSeyS1-y外壳，其中，0≤y≤1；从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布；所述ZnSeyS1-y外壳的内层与Cd1-mZnmSe量子点的外层连接生长，ZnSeyS1-y外壳的内层与Cd1-mZnmSe量子点的外层之间无界面分离。
3.根据权利要求2所述的一种完全梯度合金量子点，其特征是所述Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素和Zn元素含量呈梯度分布，具体为：Cd1-mZnmSe量子点从核体中心到核体表面Cd元素含量越来越少，Zn元素含量越来越多；所述从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量和S元素含量呈梯度分布，具体为：从ZnSeyS1-y外壳的内层到ZnSeyS1-y外壳的外层Se元素含量越来越少，S元素含量越来越多；
所述完全梯度合金量子点具体为Cd1-mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点；所述X为外壳层的层数，X的取值范围为1≤X≤15；所述外壳层的层数为ZnSeyS1-y单原子层的层数，所述外壳层的总厚度由每个ZnSeyS1-y单原子层的厚度、ZnSeyS1-y单原子层之间的晶面间距、ZnSeyS1-y单原子层的层数共同决定。
4.一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是该方法包括：
1、制备核体材料分散液；
所述制备核体材料分散液，具体包括：
1-1、在无水无氧的条件下，将锌源，镉源、有机溶剂混合，得到锌源-镉源混合溶液；
1-2、将硒源和有机溶剂混合，得到硒源料液；
1-3、将锌源-镉源混合溶液加热至成核温度，取硒源料液注入到锌源-镉源混合溶液中，保持在成核温度，退火，形成Cd1-mZnmSe核体材料分散液。
5.根据权利要求4所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是所述锌源为氧化锌、氯化锌、硝酸锌、油酸锌、硬脂酸锌、癸酸锌、月桂酸锌、十四酸锌、二十酸锌、二十四酸锌中的一种或两种以上的组合；
所述镉源为氧化镉、氯化镉、硝酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、癸酸镉、月桂酸镉、十四酸镉、二十酸镉、二十四酸镉中的一种或两种以上的组合；
所述锌源-镉源混合溶液中锌和镉的物质的量的比为5:（1～9）；所述锌源-镉源混合溶液中锌和镉的总浓度为0.06mmol/mL～0.6mmol/mL；
所述硒源料液中硒的浓度为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硒源为分析纯的单质硒；
所述成核温度为240℃～340℃。
6.根据权利要求4所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是所述取硒源料液注入到锌源-镉源混合溶液中，具体为：将硒源料液以0.5mmoL/h-3mmoL/h的速度注入到锌源-镉源混合料液中，所注入硒源料液时硒与锌源-镉源混合溶液中锌、镉的物质的量的比为5:（1～9）。
7.根据权利要求4所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是还包括：
2、制备外壳层材料分散液；所述外壳层材料分散液包括硒源-硫源混合料液和锌源料液；
3、将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点；
所述硒源-硫源混合料液的制备，具体包括：
2-1、将硫源和有机溶剂混合，得到硫源料液；
2-2、将硒源和有机溶剂混合，得到硒源料液；
2-3、将不同比例的硒源料液与硫源料液混合到若干种硒源-硫源混合料液；将若干种硒源-硫源混合料液按每种硒源-硫源混合料液中硒源料液所占的比例从高到低对若干种硒源-硫源混合料液进行排序；
所述锌源料液的制备，具体包括：将锌源和有机溶剂混合，得到锌源料液。
8.根据权利要求7所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是所述硫源料液中硫的浓度为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硫源为分析纯的单质硫；所述硒源料液中硒的浓度为0.1mmol/mL～2mmol/mL；所述硒源为分析纯的单质硒；所述锌源料液中锌源的浓度为0.01mmol/mL～0.7mmol/mL。
9.根据权利要求7所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是所述将外壳层材料分散液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，得到完全梯度合金量子点，具体包括：保持在成壳温度，无水无氧的条件下，将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中，在核体量子点的表面原位生长外壳层材料，在退火温度下退火一定时间，得到含有完全梯度合金量子点的溶液，即含有Cd1- mZnmSe@XZnSe1-ySy量子点的溶液；所述将不同体积比的硒源-硫源混合料液和锌源料液滴加至核体材料分散液中，具体为：将若干种硒源-硫源混合料液按硒源料液所占的比例从高到低依次滴加至核体材料的分散液中，在滴加硒源-硫源混合料液的过程中将锌源料液也滴加至核体材料的分散液中。
10.根据权利要求9所述的一种制备完全梯度合金量子点的方法，其特征是所述成壳温度为240℃～350℃，所述退火温度为300℃-310℃；所述退火一定时间为退火1～2h；所滴加硒源-硫源混合料液中硒和硫的物质的量之和小于或等于所滴加锌源料液中锌源物质的量；所滴加锌源料液与硒源-硫源混合料液体积比为（0.5～10）：1。
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