一种量子点的清洗方法及制备方法
文献发布时间:2023-06-19 13:45:04
技术领域
本申请涉及量子点技术领域,具体而言,涉及一种量子点的清洗方法及制备方法。
背景技术
量子点(QDs)又称半导体纳米晶,是一种由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒,直径约1~100nm。由于量子点具有较小的尺寸,使其具有特殊的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应。量子点表现出独特的光学特性,如量子产率高、荧光寿命长、消光系数大、光耐受性强、发射光谱窄和激发光谱范围较宽等。量子点的制备和应用引起了人们广泛的研究兴趣,在生物医学和光电子领域都拥有广阔的应用前景。
Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族量子点的反应体系是油性体系,通过量子点的周围会存在大量的有机配体,以此来防止量子点的团聚及减少量子点的表面缺陷。为了得到单分散以及均一性较好的CdSe量子点,通常要控制前驱体的反应活性,目前常用的阳离子的前驱体,通常包括阳离子-TOPO(三正辛基氧膦)、阳离子-ODPA(正磷酸十八酯)、阳离子-OA(油酸)。使用阳离子-TOPO(三正辛基氧膦)和阳离子-ODPA(正磷酸十八酯)作为阳离子的前驱体时,得到的量子点的清洗产率较低。
发明内容
本申请提供了一种量子点的清洗方法及制备方法,其能够提高量子点的清洗产率。
本申请的实施例是这样实现的:
在第一方面,本申请示例提供了一种量子点的清洗方法,其包括:将量子点分散在第一非配位溶剂中,加入第一配位溶剂,在80~120℃下搅拌反应20~40min。
量子点的配体为三正辛基氧膦和/或正磷酸十八酯。
第一配位溶剂的摩尔数为量子点的阳离子的摩尔数的2~3倍。
第一配位溶剂为油酸和/或油酸锌。
在上述技术方案中,对于配体是三正辛基氧膦和/或正磷酸十八酯的量子点,本申请的量子点的清洗方法采用油酸和/或油酸锌对量子点表面配体进行交换,使量子点表面的配体变成油酸和/或油酸锌,在后续的清洗过程中,能够提高量子点的清洗产率。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第一种可能的示例中,上述量子点为Ⅱ-Ⅵ族量子点和/或Ⅲ-Ⅴ族量子点。
在上述示例中,本申请的配体交换法适用于Ⅱ-Ⅵ族量子点和Ⅲ-Ⅴ族量子点。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第二种可能的示例中,上述将量子点分散在第一非配位溶剂后,量子点的阳离子在第一非配位溶剂中的浓度为0.25~0.5mol/L。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第三种可能的示例中,上述第一非配位溶剂包括十八烯、正己烷、正辛烷和氯仿中的任意一种或多种。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第四种可能的示例中,上述反应在惰性气体氛围下进行。
在上述示例中,在惰性气体氛围下进行上述反应有利于量子点保持稳定性。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第五种可能的示例中,在80~120℃下搅拌反应20~40min后,向制得的第一溶液中加入非极性溶剂和极性溶剂,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在非极性溶剂中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入极性溶剂进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于目标溶剂中,制得分散于目标溶剂的量子点。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第五种可能的示例中,可选地,非极性溶剂和第一溶液的体积比为0.8~1.2:1。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第五种可能的示例中,可选地,极性溶剂和第一溶液的体积比为2~2.5:1。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第五种可能的示例中,可选地,非极性溶剂包括正己烷、环己烷和乙酸乙酯中的任意一种或多种。
结合第一方面,在本申请的第一方面的第五种可能的示例中,可选地,极性溶剂包括醇类溶剂。
在上述示例中,本申请的量子点的清洗方法通过极性溶剂和非极性溶剂配合使经过配体交换的量子点沉淀,再将量子点沉淀溶解于非极性溶剂中得到,并通过离心的方式除去量子点溶液中的除非极性溶剂的其他成分,再通过极性溶剂和非极性溶剂配合使量子点沉淀。
在第二方面,本申请示例提供了一种量子点的制备方法,其包括制备量子点,再将量子点按照上述的量子点的清洗方法进行清洗,量子点通过以下方法制得:
将含阳离子的前驱体溶液和含阴离子的前驱体溶液混合并在280~310℃下保温,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到目标位置后停止反应,制得含有量子点的溶液,对量子点的溶液进行离心沉淀制得量子点。
含阳离子的前驱体溶液包括第二配位溶剂,第二配位溶剂为三正辛基氧膦和/或正磷酸十八酯。
在上述技术方案中,本申请的量子点的制备方法能够制备得到稳定的量子点,同时量子点的产率提高。
结合第二方面,在本申请的第二方面的第一种可能的示例中,上述含阳离子的前驱体溶液中的阳离子的摩尔数是含阴离子的前驱体溶液中的阴离子的摩尔数的1.1~1.5倍。
在上述示例中,在制备含有量子点的溶液时,一般通过调配使阳离子相较于阴离子过量,有利于量子点的形成。
结合第二方面,在本申请的第二方面的第二种可能的示例中,上述含阳离子的前驱体溶液通过以下方法制得:
将含阳离子的前驱体、第二配位溶剂和第二非配位溶剂混合并在100~180℃下反应0.5~3h。
结合第二方面,在本申请的第二方面的第二种可能的示例中,可选地,第二非配位溶剂的摩尔数为含阳离子的前驱体中的阳离子的摩尔数的2~3倍。
结合第二方面,在本申请的第二方面的第二种可能的示例中,可选地,含阳离子的前驱体中的阳离子和第二配位溶剂的摩尔体积比为0.25~0.5:1mol/L。
结合第二方面,在本申请的第二方面的第三种可能的示例中,上述对量子点的溶液进行离心沉淀的方法包括:向量子点的溶液中加入非极性溶剂和极性溶剂,离心沉淀得到量子点。
在上述示例中,本申请的量子点的制备方法通过极性溶剂和非极性溶剂配合使量子点溶液中的量子点沉淀。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例以正磷酸十八酯作为配体的量子点;
图2为本申请实施例以三正辛基氧膦作为配体的量子点;
图3为本申请实施例以油酸锌作为配体的量子点;
图4为本申请实施例以油酸作为配体的量子点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本申请,而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本申请实施例的一种量子点的清洗方法及制备方法进行具体说明:
本申请提供一种量子点的清洗方法,其包括:将量子点分散在第一非配位溶剂中,加入第一配位溶剂搅拌反应。
其中,量子点的配体为三正辛基氧膦和/或正磷酸十八酯。
第一配位溶剂为油酸和/或油酸锌。
以阳离子-OA(油酸)作为阳离子的前驱体制备得到的量子点的清洗产率要比以阳离子-TOPO(三正辛基氧膦)和/或阳离子-ODPA(正磷酸十八酯)作为阳离子的前驱体制备得到的量子点的清洗产率高。即量子点-OA的清洗产率比量子点-TOPO和/或量子点-ODPA的清洗产率高。
发明人发现,这是由于不同体系导致量子点表面配体的差异性导致的,TOPO和ODPA在常温下是以固体形式存在的。当量子点表面存在大量的TOPO和ODPA配体时,量子点在清洗过程中容易沉积并且难分散,最终导致量子点清洗产率之间的差别。
当制备得到的量子点的配体为TOPO或ODPA时,量子点及配体结构如图1和2所示。本申请的量子点的清洗方法采用油酸和/或油酸锌对量子点表面配体进行交换,使量子点表面的配体变成油酸和/或油酸锌,如图3和4所示。在后续的清洗过程中,能够提高量子点的清洗产率。
需要说明的是,本申请的量子点的清洗方法中采用的第一配位溶剂可以为单独的油酸或油酸锌液体,还可以为油酸和油酸锌以任意比例混合的混合物。
可选地,第一配位溶剂为油酸锌。
量子点为Ⅱ-Ⅵ族量子点和/或Ⅲ-Ⅴ族量子点。
例如,对于Ⅱ-Ⅵ族量子点,本申请的量子点的清洗方法适用的量子点包括ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe或CdTe;
对于Ⅲ-Ⅴ族量子点,本申请的量子点的清洗方法适用的量子点包括InP、AlAs、GaP、GaAs或InAs。
第一非配位溶剂包括十八烯、正己烷、正辛烷和氯仿中的任意一种或多种。
可选地,第一非配位溶剂为十八烯。
在本申请的一种实施方式中,第一非配位溶剂为十八烯。在本申请的其他一些实施方式中,第一非配位溶剂还可以为正己烷、正辛烷或氯仿,或十八烯和正己烷的混合物,或十八烯和正辛烷的混合物,或正己烷和正辛烷的混合,或正己烷、正辛烷和氯仿的混合物。
量子点的阳离子在第一非配位溶剂中的浓度为0.25~0.5mol/L。
在本申请的一种实施方式中,将量子点和第一非配位溶剂混合后,量子点的阳离子在第一非配位溶剂中的浓度为0.5mol/L。在本申请的其他一些实施方式中,量子点的阳离子在第一非配位溶剂中的浓度还可以为0.25mol/L、0.3mol/L、0.35mol/L、0.4mol/L或0.45mol/L。
需要说明的是,本申请的量子点的阳离子并非指代游离的阳离子,而是整个体系的所有的以任何形式存在的阳离子。
第一配位溶剂的摩尔数为量子点的阳离子的摩尔数的2~3倍。
在本申请的一种实施方式中,第一配位溶剂的摩尔数为量子点的阳离子的摩尔数的2.5倍。在本申请的其他一些实施方式中,第一配位溶剂的摩尔数为量子点的阳离子的摩尔数的2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.6、2.7、2.8、2.9或3倍。
本申请的量子点的配体交换反应的温度为80~120℃。
在本申请的一种实施方式中,量子点的配体交换反应的温度为100℃。在本申请的其他一些实施方式中,量子点的配体交换反应的温度还可以为80℃、85℃、90℃、95℃、105℃、110℃、115℃或120℃。
本申请的量子点的配体交换反应的时间为20~40min。
在本申请的一种实施方式中,量子点的配体交换反应的时间为30min。在本申请的其他一些实施方式中,量子点的配体交换反应的时间还可以为20min、25min、35min或40min。
本申请的量子点的配体交换反应在惰性气体氛围下进行。
在完成上述量子点的配体交换反应后,向制得的第一溶液中加入非极性溶剂和极性溶剂,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在非极性溶剂中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入极性溶剂进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于目标溶剂中,制得分散于目标溶剂的量子点。
本申请的量子点的清洗方法通过极性溶剂和非极性溶剂配合使经过配体交换的量子点沉淀,再将量子点沉淀溶解于非极性溶剂中得到,并通过离心的方式除去量子点溶液中的除非极性溶剂的其他成分,再通过极性溶剂和非极性溶剂配合使量子点沉淀。
非极性溶剂和第一溶液的体积比为0.8~1.2:1。
在本申请的一种实施方式中,非极性溶剂和第一溶液的体积比为1:1。在本申请的其他一些实施方式中,非极性溶剂和第一溶液的体积比为0.8:1、0.9:1、1.1:1或1.2:1。
极性溶剂和第一溶液的体积比为2~2.5:1。
在本申请的一种实施方式中,极性溶剂和第一溶液的体积比为2:1。在本申请的其他一些实施方式中,极性溶剂和第一溶液的体积比为2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1或2.5:1。
非极性溶剂包括正己烷、环己烷和乙酸乙酯中的任意一种或多种。
在本申请的一种实施方式中,非极性溶剂正己烷。在本申请的其他一些实施方式中,非极性溶剂还可以为环己烷或乙酸乙酯,或正己烷和环己烷的混合物,或正己烷和乙酸乙酯的混合物,或环己烷和乙酸乙酯的混合物,或正己烷、环己烷和乙酸乙酯的混合物。
极性溶剂包括醇类溶剂。
在本申请的一种实施方式中,极性溶剂为无水乙醇。在本申请的其他一些实施方式中,极性溶剂为甲醇、丙二醇或丙三醇,或甲醇和乙醇的混合物,或甲醇和丙二醇的混合物,或丙二醇和丙三醇的混合物,或乙醇和丙三醇的混合物。
本申请还提供一种量子点的制备方法,其包括:制备量子点,再将量子点按照上述的量子点的清洗方法清洗。
制备量子点的方法如下:
将含阳离子的前驱体溶液和含阴离子的前驱体溶液混合并在280~310℃下保温,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到目标位置后停止反应,制得含有量子点的溶液,向量子点的溶液中加入非极性溶剂和极性溶剂,离心沉淀得到量子点。
含阳离子的前驱体溶液包括第二配位溶剂,第二配位溶剂为三正辛基氧膦和/或正磷酸十八酯。
含阳离子的前驱体溶液中的阳离子的摩尔数是含阴离子的前驱体溶液中的阴离子的摩尔数的1.1~1.5倍。
在制备含有量子点的溶液时,一般通过调配使阳离子相较于阴离子过量,有利于量子点的形成。
在本申请的一种实施方式中,含阳离子的前驱体溶液中的阳离子的摩尔数是含阴离子的前驱体溶液中的阴离子的摩尔数的1.2倍。在本申请的其他一些实施方式中,含阳离子的前驱体溶液中的阳离子的摩尔数还可以是含阴离子的前驱体溶液中的阴离子的摩尔数的1.1、1.3、1.4或1.5倍。
含阳离子的前驱体溶液和含阴离子的前驱体溶液均可以通过自行制备或购买获得。
其中,含阳离子的前驱体溶液通过以下方法制得:
将含阳离子的前驱体、第二配位溶剂和第二非配位溶剂混合并在100~180℃下反应0.5~3h。
第二非配位溶剂的摩尔数为含阳离子的前驱体中的阳离子的摩尔数的2~3倍。
含阳离子的前驱体中的阳离子和第二配位溶剂的摩尔体积比为0.25~0.5:1mol/L。
第二非配位溶剂包括十八烯、正己烷、正辛烷和氯仿中的任意一种或多种。
可选地,第二非配位溶剂为十八烯。
含阴离子的前驱体溶液通过以下方法制得:
将阴离子固体单质与配位溶剂三正辛基磷以1~2:1mol/L摩尔体积比混合均匀,搅拌加热至溶液澄清。
本申请的量子点的制备反应在惰性气体氛围下进行。
以下结合实施例对本申请的一种量子点的清洗方法及制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与50mL无水乙醇和25mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,加入2mL油酸,在100℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入14mL无水乙醇和7mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
实施例2
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol三正辛基氧膦和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
向三颈瓶中加入2mmol醋酸锌、2mL油酸和8mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至180℃,保温30min,降温至100℃得到油酸锌前驱体。将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,注入油酸锌前驱体中,在100℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入30mL无水乙醇和15mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
实施例3
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,加入2mL油酸,在80℃下搅拌40min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入14mL无水乙醇和7mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
实施例4
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
向三颈瓶中加入2mmol醋酸锌、2mL油酸和8mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至180℃,保温30min,降温至100℃得到油酸锌前驱体。将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,注入油酸锌前驱体中,在120℃下搅拌20min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入30mL无水乙醇和15mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
实施例5
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硫单质-三正辛基磷,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
向三颈瓶中加入2mmol醋酸锌、2mL油酸和8mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至180℃,保温30min,降温至100℃得到油酸锌前驱体。将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,注入油酸锌前驱体中。在100℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入30mL无水乙醇和15mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdS量子点。
实施例6
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的碲单质-磷酸三丁酯,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有CdTe量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
向三颈瓶中加入2mmol醋酸锌、2mL油酸和8mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至180℃,保温30min,降温至100℃得到油酸锌前驱体。将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,注入油酸锌前驱体中,在100℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入30mL无水乙醇和15mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdTe量子点。
实施例7
本申请实施例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol醋酸铟、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的三(三甲基硅烷基)膦的三正辛基膦溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
向三颈瓶中加入2mmol醋酸锌、2mL油酸和8mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至180℃,保温30min,降温至100℃得到油酸锌前驱体。将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,注入油酸锌前驱体中,在100℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入30mL无水乙醇和15mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的InP量子点。
对比例1
本申请对比例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、清洗
将量子点分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于10mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
对比例2
本申请对比例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硫单质-三正辛基磷,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、清洗
将量子点分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdS量子点。
对比例3
本申请对比例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的碲单质-磷酸三丁酯,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、清洗
将量子点分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdTe量子点。
对比例4
本申请对比例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol醋酸铟、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的三(三甲基硅烷基)膦的三正辛基膦溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与40mL无水乙醇和20mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、清洗
将量子点分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的InP量子点。
对比例5
本申请对比例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与50mL无水乙醇和25mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,加入2mL油酸,在70℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入14mL无水乙醇和7mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
对比例6
本申请对比例提供一种量子点的制备方法,其包括:
1、制备量子点
向三颈瓶中加入1.5mmol氧化镉、3mmol正磷酸酯十八酯和20mL十八烯,室温下向三颈瓶中通入氩气吹扫20min,并以20℃/min的升温速率将三颈瓶加热至110℃,保温30min。然后升温至300℃,向三颈瓶的液面下快速注入1.0mmol的硒单质-三正辛基磷溶液,形成具有量子点纳米晶核的反应液,检测反应液中的量子点的波长移动到530nm后停止反应,制得含有量子点的溶液。
待含有量子点的溶液冷却至100℃,将含有量子点的溶液与50mL无水乙醇和25mL正己烷混合,离心沉淀得到量子点。
2、对量子点进行配体交换
将制得的离心沉淀分散于5mL十八烯中,加入2mL油酸,在130℃下搅拌30min制得第一溶液。
3、清洗
向制得的第一溶液中加入14mL无水乙醇和7mL正己烷,并进行离心沉淀得到第一沉淀物,将第一沉淀物分散在5mL正己烷中进行离心除杂得到上清液,向上清液中加入5mL无水乙醇进行离心沉淀得到第二沉淀物,将第二沉淀物分散于5mL正己烷中,制得分散于正己烷的CdSe量子点。
试验例1
检测实施例1~7和对比例1~6清洗后的量子点的波长以及清洗产率,如表1所示:
其中清洗产率的计算公式如下:
清洗产率=清洗后实际质量/理论反应生成总质量。
表1实施例1~7和对比例1~6清洗后的量子点的波长以及清洗产率
由实施例1、2、5~7和对比例1~4对比可知,没有经过配体交换的量子点的反应原液在清洗后会损失大量的量子点。而用油酸进行配体交换的量子点,由于表面的三正辛基氧膦或正磷酸十八酯配体被替换为油酸配体,会导致清洗后的量子点一定幅度的蓝移,清洗产率也会有一定幅度的提升。而用油酸锌进行配体交换的量子点,由于表面的三正辛基氧膦或正磷酸十八酯配体被替换成容易清洗并分离的油酸锌配体,造成量子点产生蓝移,而清洗产率则有大幅度提高。且油酸会进行简单的配体交换,但是由于交换的效率低,所以对最后的清洗产率提升不大,但是油酸锌中的锌离子会和量子点表面的Cd离子或者其他阳离子产生置换过程,从而在表面形成Zn-OA形式的配体,所以产生较多的蓝移,以及对清洗产率提升较大。
由实施例1和对比例5~6对比可知,当提高或降低进行配体交换的温度,清洗产率略有下降。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。