CN116333722A - 一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法 - Google Patents
一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116333722A CN116333722A CN202310144926.7A CN202310144926A CN116333722A CN 116333722 A CN116333722 A CN 116333722A CN 202310144926 A CN202310144926 A CN 202310144926A CN 116333722 A CN116333722 A CN 116333722A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- indium phosphide
- blue light
- rare earth
- quantum dot
- precursor
- 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
Links
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 117
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 43
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 94
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 83
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 44
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecene Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 4
- VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L zinc bromide Chemical compound Br[Zn]Br VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L zinc iodide Chemical compound I[Zn]I UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 2
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- XVDBWWRIXBMVJV-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphanyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(N(C)C)N(C)C XVDBWWRIXBMVJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JKNHZOAONLKYQL-UHFFFAOYSA-K tribromoindigane Chemical compound Br[In](Br)Br JKNHZOAONLKYQL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- RMUKCGUDVKEQPL-UHFFFAOYSA-K triiodoindigane Chemical compound I[In](I)I RMUKCGUDVKEQPL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229940102001 zinc bromide Drugs 0.000 claims description 2
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 13
- 231100000701 toxic element Toxicity 0.000 abstract description 6
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- -1 rare earth ion Chemical class 0.000 description 16
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- CUJRVFIICFDLGR-UHFFFAOYSA-N acetylacetonate Chemical compound CC(=O)[CH-]C(C)=O CUJRVFIICFDLGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 6
- KLRHPHDUDFIRKB-UHFFFAOYSA-M indium(i) bromide Chemical compound [Br-].[In+] KLRHPHDUDFIRKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 4
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021617 Indium monochloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M indium(1+);chloride Chemical compound [In]Cl APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7756—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing neodynium
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本申请公开了一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法。一方面，本申请提供一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，所述磷化铟蓝光量子点采用量子点基础上形成的核壳结构，包括掺杂钕元素的磷化铟晶核和外部的硫化锌壳层。另一方面，本申请还提供了上述稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法。本申请的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点光学性能十分优异，且发光波长在470~520nm范围内可调谐，制备工艺简单，条件温和，且不含有重金属有毒性元素。
Description
技术领域
本申请涉及发光材料技术领域，尤其是涉及一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法。
背景技术
量子点（QDs）是一种新型的无机荧光材料，尺寸在纳米级，具有一系列独特的性能。由于量子点的尺寸小于或相当于材料的激子玻尔半径，使得电子和空穴被量子限域。而由于量子点所组成的原子数量有限，所构筑的材料的能级相对于块体材料而言变为分立（类似于分子能级，可产生光致发光），带宽相对于块体材料而言变大（吸收光谱和发射光谱发生蓝移）。因此，通过合理地设计和调控半导体的尺寸、形貌等参数，可以获得具有优异光电性质的新型半导体纳米材料。量子点材料的出现，为设计和制备高性能半导体材料提供了新的思路，即可以利用材料尺寸效应来调控材料的光、电学性质。然而，现有的高性能的量子点材料通常含有镉或铅等剧毒元素，大量的制备和使用这类材料不仅对人体有害，还会造成环境污染。因此研发低毒性、低污染、高性能的量子点材料十分迫切。
磷化铟量子点材料具有低毒性（不含铅、镉等重金属有毒性元素），且具有优异的发光性质，荧光发光峰在可见至近红外发光范围内可调，荧光量子产率高，稳定性好，在新型发光器件、显示器件、光检测器件和生物荧光成像中有广泛的应用前景。目前，红光和绿光的磷化铟量子点材料都已经取得了突破性进展，其荧光量子产率（PLQY）接近100%，发射半峰宽（FWHM）近30nm。但是，目前蓝光的磷化铟量子点材料性能不佳，尤其是深蓝光领域，这严重限制了磷化铟量子点材料在全彩显示领域的发展。
在量子点制备过程中引入杂质离子是改善其性能的有效手段，通过在InP合成过程中引入掺杂离子如Cu2+、Mn2+、Ag+和Ga3+等离子，可以有效提升磷化铟量子点的发光特性。然而，目前广泛采用的离子种类以及掺杂手段，都无法得到性能优异的蓝光磷化铟量子点。
因此，研发一种性能优异的蓝光磷化铟量子点材料，已经成为亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述至少一种技术问题，开发出一种发光波长在470~520nm范围内可调谐，制备工艺简单，条件温和，且不含有重金属有毒性元素的蓝光磷化铟量子点材料，本申请提供一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法。
一方面，本申请提供一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，所述磷化铟蓝光量子点采用量子点基础上形成的核壳结构，包括掺杂钕元素的磷化铟晶核和外部的硫化锌壳层。
通过采用上述技术方案，本申请采用了核壳结构的量子点，能够有效提高磷化铟蓝光量子点光学性能和稳定性；同时，本申请采用硫化锌壳层，化学稳定强、带隙较宽，能够有效地提高量子限域效应；本申请掺杂了钕元素，有效解决了现有技术制备的蓝光磷化铟蓝光量子点存在的荧光量子产率低、发光波长仅位于浅蓝光范围的问题，发光波长能够覆盖深蓝光范围，而且还能有效提高磷化铟量子点的光学性能；本申请引入钕元素，同时采用硫化锌壳层，通过调节钕元素添加量和锌元素添加量，可实现发光波长在470~520nm范围可调谐。
可选的，所述磷化铟蓝光量子点中，铟元素和钕元素的摩尔比为1:0.1~4。
可选的，所述磷化铟蓝光量子点中，铟元素和锌元素的摩尔比为1:n，其中0<n≤7。
通过采用上述技术方案，较为精确的控制钕元素的添加量，以及锌元素的添加量，能够使制备的磷化铟蓝光量子点光学性能进一步提升，同时发光波长能够控制在470~520nm范围内。
另一方面，本申请还提供了上述稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，包括以下步骤：
S1、在第一温度下，向非配位溶剂中添加铟前驱体、稀土钕和锌前驱体，排除溶液中的氧，混合均匀后制得铟前驱体混合溶液，并保持在第一温度备用；
S2、在第二温度下，将磷源注入到步骤S1制得的铟前驱体混合溶液中，保持5min以上，制得磷化铟混合溶液；
S3、向步骤S2制得的磷化铟混合溶液中注入硫前驱体，升温至第三温度，反应生成核壳结构的磷化铟量子点，分离提纯后，制得稀土掺杂磷化铟蓝光量子点。
通过采用上述技术方案，本申请的制备过程较为简单，仅采用混合和加热反应的方式，就能够制备出稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，工艺条件温和，易于控制；本申请的工艺高度可重复，能够稳定的制备出光学性能优异的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，易于批量化制备，也易于推广；本申请的制备方法，不含有重金属有毒性元素，绿色环保。
可选的，所述第一温度80~140℃；所述第二温度180~230℃；所述第三温度200~300℃。
通过采用上述技术方案，本申请精确的控制各步骤的温度，能够有效保证产率和成品的质量；同时，本申请采用的反应温度较低，工艺条件温和，易于控制。
可选的，所述步骤S1中，所述溶剂采用油胺和十八烯的混合溶液。
可选的，所述步骤S1中，所述铟前驱体选自氯化铟、溴化铟和碘化铟中的一种以上；所述钕前驱体采用乙酰丙酮钕；所述锌前驱体选自氯化锌、溴化锌和碘化锌中的一种以上。
可选的，所述步骤S2中，磷源采用三（二甲氨基）膦；所述磷源按照每1mmol铟前驱体添加1mL以上的磷源添加。
可选的，所述步骤S3中，硫前驱体采用正十二烷基硫醇。
通过采用上述技术方案，本申请选择的各原料易于获取，成本也相对低廉，且选择的原料环境污染小，能够有效降低制备的成本。
可选的，所述步骤S1~步骤S3，均在氮气气氛保护下完成。
通过采用上述技术方案，本申请在制备过程中全程采用氮气气氛保护，能够有效避免杂质引入，进一步保证制备出的量子点材料的性能。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1、本申请采用了核壳结构的量子点，能够有效提高磷化铟蓝光量子点光学性能和稳定性；同时，本申请采用硫化锌壳层，化学稳定强、带隙较宽，能够有效地提高量子限域效应。
2、本申请掺杂了钕元素，有效解决了现有技术制备的蓝光磷化铟蓝光量子点存在的荧光量子产率低、发光波长仅位于浅蓝光范围的问题，发光波长能够覆盖深蓝光范围，而且还能有效提高磷化铟量子点的光学性能。
3、本申请引入钕元素，同时采用硫化锌壳层，通过调节钕元素添加量和锌元素添加量，可实现发光波长在470~520nm范围可调谐。
4、本申请的制备过程较为简单，仅采用混合和加热反应的方式，就能够制备出稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，工艺条件温和，易于控制；而且，本申请的制备方法，不含有重金属有毒性元素，绿色环保。
5、本申请的工艺高度可重复，能够稳定的制备出光学性能优异的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，易于批量化制备，也易于推广。
附图说明
图1为本申请实施例1制备的稀土离子掺杂InP QDs的荧光发射光谱图；
图2为本发明实施例2制备的稀土离子掺杂InP QDs的荧光发射光谱图；
图3为本发明实施例3制备的稀土离子掺杂InP QDs的荧光发射光谱图；
图4为本发明实施例2制备的稀土离子掺杂InP QDs的透射电镜图；
图5为本发明实施例2制备的稀土离子掺杂InP QDs的XPS荧光发射光谱图；
图6为本发明实施例2制备的稀土离子掺杂InP QDs的钕元素X射线光电子能谱图。
实施方式
以下结合实施例和附图对本申请作进一步详细说明。
名词解释：QDs-量子点、InPQDs-磷化铟量子点、Nd（acac）3-乙酰丙酮钕、（DMA）3P-三（二甲氨基）膦、DDT-正十二烷基硫醇。
本申请设计了一种稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用量子点基础上形成的核壳结构，包括掺杂钕元素的磷化铟晶核和外部的硫化锌壳层。
本申请之前，磷化铟量子点材料大多为红光和绿光量子点材料。现有技术中，红光和绿光磷化铟量子点材料的PLQY接近100%，而且性能也较为优异。但是，蓝光的磷化铟量子点材料在现有技术中鲜有报道，且PLQY较低，光学性能也较差。
现有技术中，对于蓝光的磷化铟量子点材料的研发，多采用设计核壳结构的方式，通过核壳结构，使磷化铟量子点的荧光发射谱位于蓝光范围内。例如，公开号为CN113956879A，发明名称为一种蓝光磷化铟量子点及其制备方法、电致发光器件和显示装置的中国发明专利，就公开了一种蓝光磷化铟量子点。但是其PLQY在80%以下，且光学性能也较差。
本申请的发明人通过试验研究发现，掺杂钕元素后，磷化铟量子点的荧光发射谱能够位于蓝光范围内，且光学性能较为优异。发明人通过掺杂钕元素，并且采用硫化锌壳层形成核壳结构，设计出了本申请的蓝光磷化铟量子点材料，并且设计了工艺条件温和的制备工艺，不但光学性能优异，而且PLQY较高。
以下为本申请的实施例1~3。
实施例1：本实施例提供一种发射波长位于488nm的稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入6mL的OLA、4mL的ODE、0.4mmol的InCl3、0.4mmol的Nd（acac）3和1.2mmol的ZnI2；加热混合溶液至80℃，并通入N2除水氧30min以上；而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在80℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.4mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至180℃，在180℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温10min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至200℃，在200℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温120min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯：
取步骤5）含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液1mL溶解于2mL正己烷中，加入8mL乙醇，在10000r/pm条件下离心5min，取沉淀重新分散在5mL正己烷中，得到纯化的发射波长位于488nm的Nd掺杂核壳结构InPQDs。
检测本实施例的Nd掺杂核壳结构InPQDs，其荧光发射谱如图1所示，发射波长位于488nm。
实施例2：本实施例提供一种发射波长位于481nm的稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入6mL的OLA、4mL的ODE、0.4mmol的InBr3、0.8mmol的Nd（acac）3和1.2mmol的ZnBr2；加热混合溶液至120℃，并通入N2除水氧30min以上，而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在120℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.4mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至200℃，在200℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温10min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至250℃，在250℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温120min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
检测本实施例的Nd掺杂核壳结构InPQDs，其荧光发射谱如图2所示，发射波长位于481nm。
对本申请实施例2的Nd掺杂核壳结构InPQDs进行各项检测，其透射电镜图如图4所示，XPS荧光发射光谱图如图5所示，钕元素X射线光电子能谱图如图6所示。由上述检测结果可以看出，本实施例的Nd掺杂核壳结构InPQDs的性能十分优异。
实施例3：本实施例提供一种发射波长位于470nm的稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入6mL的OLA、4mL的ODE、0.4mmol的InI3、1.6mmol的Nd（acac）3和2.4mmol的ZnCl2；加热混合溶液至140℃，并通入N2除水氧30min以上；而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在140℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.4mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至230℃，在230℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温10min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至300℃，在300℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温120min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
检测本实施例的Nd掺杂核壳结构InPQDs，其荧光发射谱如图3所示，发射波长位于470nm。
以下为本申请的实施例4~10。
实施例4：本实施例提供一种稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入4mL的OLA、6mL的ODE、0.4mmol的InCl3、0.4mmol的Nd（acac）3和0.1mmol的ZnBr2；加热混合溶液至90℃，并通入N2除水氧30min以上，而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在90℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.4mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至190℃，在190℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温10min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至220℃，在220℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温110min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
实施例5：本实施例提供一种稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入7mL的OLA、3mL的ODE、0.4mmol的InCl、0.4mmol的Nd（acac）3和0.4mmol的ZnI2；加热混合溶液至100℃，并通入N2除水氧30min以上，而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在100℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.5mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至200℃，在200℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温5min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至240℃，在240℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温90min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
实施例6：本实施例提供一种稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入5mL的OLA、5mL的ODE、0.4mmol的InI3、0.6mmol的Nd（acac）3和0.6mmol的ZnBr2；加热混合溶液至110℃，并通入N2除水氧30min以上，而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在110℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.4mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至210℃，在210℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温8min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至260℃，在260℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温130min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
实施例7：本实施例提供一种稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入3mL的OLA、7mL的ODE、0.4mmol的InBr3、0.6mmol的Nd（acac）3和1.1mmol的ZnBr2；加热混合溶液至120℃，并通入N2除水氧30min以上，而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在120℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.5mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至220℃，在220℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温12min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至280℃，在280℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温80min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
实施例8：本实施例提供一种稀土离子掺杂磷化铟量子点，采用以下步骤制备。
1）In前驱体混合溶液的准备：
向三颈烧瓶中加入5.5mL的OLA、4.5mL的ODE、0.4mmol的InI3、1.4mmol的Nd（acac）3和2.8mmol的ZnI2；加热混合溶液至140℃，并通入N2除水氧30min以上，而后快速搅拌至原料完全溶解，得到澄清的In前驱体混合溶液，保持溶液在140℃，备用。
2）P前驱体溶液的准备：
以0.6mL的（DMA）3P作为P源，制备P前驱体溶液，备用。
3）Nd掺杂InP晶核制备：
加热步骤1）所述In前驱体混合溶液至230℃，在230℃温度下，快速注入步骤2）制备的P前驱体溶液，保温15min，形成Nd掺杂InP晶核，得到含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液。
4）S前驱体溶液的准备：
以3mL的DDT作为S源，制备S前驱体溶液，备用。
5）Nd掺杂核壳结构InPQDs制备：
加热步骤3）的含有Nd掺杂InP晶核产物的溶液至300℃，在300℃温度下，快速注入步骤4）制备的S前驱体溶液，保温150min，形成Nd掺杂核壳结构InPQDs，得到含有Nd掺杂核壳结构InPQDs产物的溶液。
6）Nd掺杂核壳结构InPQDs的分离提纯与实施例1相同。
检测本申请实施例1~8的荧光量子产率和荧光发射峰，以公开号为CN113956879A的中国发明专利为对比例，具体检测结果见下表1。
表1 检测结果表
| PLQY | 荧光发射峰 | |
| 实施例1 | 95% | 488nm |
| 实施例2 | 96% | 481nm |
| 实施例3 | 95% | 470nm |
| 实施例4 | 93% | 520nm |
| 实施例5 | 90% | 513nm |
| 实施例6 | 94% | 504nm |
| 实施例7 | 91% | 493nm |
| 实施例8 | 93% | 476nm |
| 对比例 | 78% | 458nm |
通过表1的数据可以看出，本申请制备的稀土离子掺杂蓝光磷化铟量子点，荧光量子产率能够达到90%以上，且通过调节钕元素添加量和锌元素添加量，可实现发光波长在470~520nm范围可调谐，各项性能明显优于现有技术的蓝光磷化铟量子点。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，其特征在于，所述磷化铟蓝光量子点采用量子点基础上形成的核壳结构，包括掺杂钕元素的磷化铟晶核和外部的硫化锌壳层。
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，其特征在于，所述磷化铟蓝光量子点中，铟元素和钕元素的摩尔比为1:0.1~4。
3.根据权利要求1或2所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点，其特征在于，所述磷化铟蓝光量子点中，铟元素和锌元素的摩尔比为1:n，其中0<n≤7。
4.如权利要求1所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在第一温度下，向非配位溶剂中添加铟前驱体、稀土钕和锌前驱体，排除溶液中的氧，混合均匀后制得铟前驱体混合溶液，并保持在第一温度备用；
S2、在第二温度下，将磷源注入到步骤S1制得的铟前驱体混合溶液中，保持5min以上，制得磷化铟混合溶液；
S3、向步骤S2制得的磷化铟混合溶液中注入硫前驱体，升温至第三温度，反应生成核壳结构的磷化铟量子点，分离提纯后，制得稀土掺杂磷化铟蓝光量子点。
5.根据权利要求3所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述第一温度80~140℃；所述第二温度180~230℃；所述第三温度200~300℃。
6.根据权利要求3所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述溶剂采用油胺和十八烯的混合溶液。
7.根据权利要求3所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述铟前驱体选自氯化铟、溴化铟和碘化铟中的一种以上；所述钕前驱体采用乙酰丙酮钕；所述锌前驱体选自氯化锌、溴化锌和碘化锌中的一种以上。
8.根据权利要求3所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，磷源采用三（二甲氨基）膦；所述磷源按照每1mmol铟前驱体添加1mL以上的磷源添加。
9.根据权利要求3所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，硫前驱体采用正十二烷基硫醇。
10.根据权利要求3所述的稀土掺杂磷化铟蓝光量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S1~步骤S3，均在氮气气氛保护下完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310144926.7A CN116333722A (zh) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | 一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310144926.7A CN116333722A (zh) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | 一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116333722A true CN116333722A (zh) | 2023-06-27 |
Family
ID=86893873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310144926.7A Pending CN116333722A (zh) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | 一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116333722A (zh) |
-
2023
- 2023-02-21 CN CN202310144926.7A patent/CN116333722A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jang et al. | Environmentally friendly InP-based quantum dots for efficient wide color gamut displays | |
| Panda et al. | Bright white‐light emitting manganese and copper co‐doped ZnSe quantum dots | |
| Iso et al. | Synthesis, luminescent properties, and stabilities of cesium lead halide perovskite nanocrystals | |
| CN111348674B (zh) | Cs3Cu2X5(X＝Cl、Br、I)纳米晶的制备方法及产物 | |
| Anc et al. | Progress in non-Cd quantum dot development for lighting applications | |
| CN108410467B (zh) | 量子点、其制备方法及其应用 | |
| CN113265251B (zh) | 一种金属溴化物后处理的锰掺杂钙钛矿纳米晶的制备方法及钙钛矿纳米晶 | |
| Li et al. | Controllable synthesis and optical properties of ZnS: Mn2+/ZnS/ZnS: Cu2+/ZnS core/multishell quantum dots toward efficient white light emission | |
| CN111253942A (zh) | 具有钙钛矿结构的上转换纳米发光材料及其制备方法与应用 | |
| Jaganathan | Synthesis and luminescence properties of CaGd2 (MoO4) 4: Ln3+ (Ln= Eu3+, Tb3+, Dy3+ and Sm3+) phosphors | |
| CN114873635B (zh) | 一种可控锑掺杂高光效蓝光钙钛矿纳米片及其制备方法 | |
| CN105802628A (zh) | 蓝绿色发光量子点及其制备方法 | |
| Padhiar et al. | Stable CsPbX3 (Br/Cl) perovskite nanocrystal layer passivated with Al-doped CdSe for blue light-emitting diodes | |
| CN109370577B (zh) | 一种掺锰的卤化铅铯化合物荧光材料及其制备方法 | |
| CN110655923A (zh) | 一种特定尺寸硒化镉量子点的绿色制备方法 | |
| CN103215034A (zh) | 一种高质量CuInZnxS2+x/ZnS（0≤x≤1）核壳结构半导体纳米晶的制备方法 | |
| CN113913184B (zh) | 一种稀土共掺杂的氧化镓荧光材料及其制备方法和应用 | |
| CN100352886C (zh) | CdSe量子点的制备方法 | |
| CN116333722A (zh) | 一种稀土掺杂磷化铟蓝光量子点及其制备方法 | |
| CN110699066A (zh) | 一种多组分梯度能级核壳结构量子点及其制备方法 | |
| Lu et al. | Single-Phase Cu, Mn-Codoped ZnGaS/ZnS Quantum Dots for Full-Spectrum White-Light-Emitting Diodes | |
| CN114686219B (zh) | 一种高热稳定性铟掺杂的钙钛矿量子点发光材料及其制备 | |
| Mhlongo et al. | Effects of Ce3+ concentration, beam voltage and current on the cathodoluminescence intensity of SiO2: Pr3+–Ce3+ nanophosphor | |
| CN110616068A (zh) | 粒子及其制备方法 | |
| CN109385272B (zh) | 硫化镓量子点材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |