一种铅族核壳结构量子点及其制备方法

本发明涉及量子点材料，特别涉及一种稳定性好的铅族核壳结构量子点的制备方法。

背景技术：

1、量子点是一种“准零维”的半导体纳米材料，它又被称为“人造原子”，它导带上的电子、价带上的空穴和激子在三个维度上被束缚。量子点的典型尺寸一般仅有1nm-10nm。其三个维度上的尺寸通常小于其对应块材半导体的激子波尔半径的两倍，具有分离的量子化能谱。因此产生了不同于宏观物质的独特的物理化学性质，同时也改变了其光电特性。

2、量子点最具特点的物理特性就是可以通过人工控制合成条件来改变量子点的尺寸，从而改变量子点的禁带宽度。这是一个与块材材料迥然不同的特点。除此以外，由量子点的低维性引起的物理效应还有量子尺寸效应、表面效应、量子隧穿效应、库伦阻塞效应、多激子效应等。

3、不同于其他量子点材料的是，铅族量子点具有非常丰富的能级结构和表面态，这使得它们在能量捕获和传输方面有着独特的优势。同时，铅族量子点具有优异的光学、电学、热学性质等，在能源、生物、电子器件和环境保护等领域中有着广泛的应用前景。目前，铅族量子点的研究重点主要集中在其在电子器件、生物医学和环境污染治理方面的应用等领域，例如用作光电探测器、生物标记物、太阳能电池、污染物检测和光催化剂等。随着铅族量子点的研究和制备技术的不断发展，相信其在各个领域中的应用前景将不断拓展和扩大。

4、对于铅族量子点材料本身，存在着一些问题：一方面铅族量子点暴露在空气中稳定性较差，很快会因氧化导致吸收峰蓝移，从而导致性能下降；另一方面铅族量子点的吸收光谱范围还有待进一步拓宽。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种铅族核壳结构量子点制备方法，先后两次进行卤化物钝化处理，提高了量子点的稳定性。同时通过淬灭剂和注射泵控制反应时长，可以调控量子点的吸收光谱。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、s1、在氮气环境下升温形成铅前驱体。在无氧环境下充分搅拌形成硒前驱体，将其注入到铅前驱体中反应，通过注入淬灭剂正己烷控制反应时间以控制量子点粒径大小，形成可控的pbse量子点溶液。

4、s2、等待上述溶液降温至低温时，加入卤化物钝化缺陷。通过离心干燥后将pbse量子点溶于正己烷，重新注入到铅前驱体中，利用注射泵向该溶液中可控注入硫前驱体，在原先的pbse量子点表面生长一层pbs壳层。

5、s3、等待上述溶液降温至低温时，再次加入卤化物钝化缺陷。将量子点溶液离心、沉淀、干燥，得到稳定性好的pbse/pbs核壳结构量子点。

6、上述方案中，所述铅前驱体通过将铅源溶于油酸、十八烯混合溶液所得，所述铅源包括氧化铅、氯化铅、碘化铅中的一种或其混合物。

7、上述方案中，所述硒前驱体通过将硒粉溶于三正辛基膦溶液所得，所述硫前驱体通过将六甲基二硅硫烷与十八烯混合所得。

8、上述方案中，所述卤化物是氯化铵、溴化铵、碘化铵中的一种或其混合物溶于甲醇溶液中所得。

9、上述方案中，硒前驱体的注入温度是80-180℃，pbse量子点的注入温度是60℃，硫前驱体的注入温度是70-90℃，卤化物的注入温度是50-70℃。

10、上述方案中，正己烷淬灭时间点为硒前驱体注入后的2-5min，硫前驱体注入的速率为0.1-0.3ml/min。

11、上述方案中，在所述提纯量子点过程中，让溶液自然冷却至室温，再加入极性溶剂，经离心后通过正己烷沉淀，重复离心沉淀，最后干燥。所述极性溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇一种或其混合物。

12、上述方案中，所述步骤s1中的硒与铅的摩尔比为：(1-3):1，步骤s2中的硒与硫的摩尔比为：(1-6):1，步骤s2中的铅与硫的摩尔比为：(1-8):1。

13、上述方案中，所述量子点晶核粒径为3-7nm，所述的壳层厚度为0.5-1.5nm。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：以热注入法为基础，通过二次注入在pbse量子点表面生长出pbs,先后两次进行卤化物钝化处理。该量子点具有粒径均一、尺寸可控、吸收光谱宽、稳定性佳等特点，可同时实现近红外光和中红外光的探测，是一种极具实用性的红外光探测材料。

技术特征：

1.一种铅族核壳结构量子点，其特征在于，所述核壳结构量子点以硒化铅作为晶核，以硫化铅作为壳层，以卤化物作为配体先后两次钝化量子点。

2.一种铅族核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，包括步骤：

3.根据权利要求2所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，所述铅源包括氧化铅、氯化铅、碘化铅中的一种或其混合物。

4.根据权利要求2所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，所述卤化物是氯化铵、溴化铵、碘化铵中的一种或其混合物溶于甲醇溶液中所得。

5.根据权利要求2所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，pbse量子点的注入温度是60℃。

6.根据权利要求2所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，正己烷淬灭时间点为硒前驱体注入后的2-5min。

7.根据权利要求2所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中离心干燥是为了提纯量子点，此过程中，让溶液自然冷却至室温，再加入极性溶剂，经离心后通过正己烷沉淀，重复离心沉淀，最后干燥；所述极性溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇一种或其混合物。

8.根据权利要求2所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的核壳结构量子点的材料摩尔比，其特征在于，所述量子点晶核粒径为3～7nm，所述的壳层厚度为0.5～1.5nm。

技术总结
本发明涉及量子点材料领域，具体公开了一种铅族核壳结构量子点及其制备方法。本发明所提供的制备方法包括：将Pb前驱体溶液与Se前驱体溶液混合生长，得到PbSe量子点晶核；在其表面使用卤化物钝化后，将其溶于Pb前驱体中，通过注入S前驱体生长出壳层；最后再进行一次卤化物钝化处理。利用本发明所述的制备方法制备得到的核壳结构量子点稳定性佳，其暴露在空气中一个月后吸收峰无明显变化。同时可将量子点吸收峰调控到1000nm～1900nm左右的范围。这在光电探测、材料发光等领域具有巨大应用前景。

技术研发人员：王军,储德超,吴志明,陈杨越,庹涛
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15