本發(fā)明涉及量子點(diǎn)合成領(lǐng)域，尤其涉及一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，量子點(diǎn)作為一種高能效，廣色域的發(fā)光材料，其在許多領(lǐng)域表現(xiàn)出非常高的應(yīng)用價(jià)值，包括照明、顯示、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換以及分子和細(xì)胞成像。相應(yīng)的，為使得量子點(diǎn)滿足在各領(lǐng)域的應(yīng)用要求，不斷改進(jìn)的量子點(diǎn)合成方法已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)制備尺寸、形貌、空間取向性、組成成分以及晶體結(jié)構(gòu)等方面高度可調(diào)的量子點(diǎn)材料。

但是，由于濕化學(xué)法合成量子點(diǎn)的復(fù)雜性，我們很難在合成過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)量子點(diǎn)的尺寸、形貌、空間取向性、組成成分以及晶體結(jié)構(gòu)的精確控制。特別是對(duì)于核殼量子點(diǎn)，在單次合成步驟中，通過(guò)對(duì)多個(gè)反應(yīng)組分活性的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)核殼量子點(diǎn)的成分、尺寸的控制是非常困難的。

為解決單次合成核殼量子點(diǎn)過(guò)程無(wú)法解決的問(wèn)題，陽(yáng)離子交換技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。陽(yáng)離子交換技術(shù)是一種局部規(guī)整反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中陰離子的晶格陣列被保留，而原有的陽(yáng)離子被新的陽(yáng)離子替換，其實(shí)施主要利用陽(yáng)離子擴(kuò)散速率遠(yuǎn)高于陰離子的擴(kuò)散速率的原理。因此，陽(yáng)離子交換反應(yīng)過(guò)程中，核殼量子點(diǎn)的整體形貌和陰離子晶格框架可以得到保持。

目前，深入研究和初步應(yīng)用的核殼量子點(diǎn)通常含有鎘這種毒性較高的重金屬元素，其嚴(yán)重影響了量子點(diǎn)的適用范圍和使用安全性。為推進(jìn)量子點(diǎn)材料的應(yīng)用范圍和安全性，市場(chǎng)更需要一種無(wú)鎘的環(huán)保型量子點(diǎn)。CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)作為一種無(wú)鎘的量子點(diǎn)近期引起了廣泛研究關(guān)注。但是，傳統(tǒng)核殼結(jié)構(gòu)的CuInS₂/ZnS量子點(diǎn)的合成通常需要復(fù)雜的合成和提純過(guò)程，控制性不高。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有方法需要復(fù)雜的合成和提純過(guò)程，控制性不高的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，包括步驟：在惰性氣體氛圍下，將制備好的鋅前驅(qū)體升溫至200~270℃，隨后將CuInS₂量子點(diǎn)注入到鋅前驅(qū)體中，反應(yīng)5~120mins后，停止加熱；待反應(yīng)液冷卻至室溫后，將產(chǎn)物反復(fù)溶解、沉淀，離心提純，得到CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，所述鋅前驅(qū)體的制備方法包括步驟：在惰性氣體氛圍下，在200~300℃下，將鋅源和脂肪酸混合加熱，直到鋅源完全溶解，隨后加入十八碳烯，得到鋅前驅(qū)體。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，鋅源、脂肪酸和十八碳烯的摩爾比為1~10：100~300：80~100。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，所述鋅源為氧化鋅、醋酸鋅、氯化鋅中的一種。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，所述脂肪酸為油酸、肉豆蔻油酸、棕櫚油酸、月桂酸、豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸中的一種。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，所述鋅前驅(qū)體的制備方法包括步驟：在惰性氣體氛圍下，在250℃下，將氧化鋅和油酸混合加熱，直到氧化鋅完全溶解，隨后加入十八碳烯，得到鋅前驅(qū)體。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，將CuInS₂量子點(diǎn)的十八碳烯溶液注入到鋅前驅(qū)體中。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，所述CuInS₂量子點(diǎn)的發(fā)光峰為590 nm或810 nm。

所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其中，用甲苯和無(wú)水甲醇將產(chǎn)物反復(fù)溶解。

一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，其中，采用如上任一所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法制備而成。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)陽(yáng)離子交換技術(shù)將環(huán)境友好的CuInS₂量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，整個(gè)制備過(guò)程無(wú)重金屬Cd的使用。CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的成分和晶格可通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)CuInS₂量子點(diǎn)的成分和晶格完成。另外，CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的ZnS殼層厚度可由鋅前驅(qū)體的用量調(diào)節(jié)。陽(yáng)離子交換過(guò)程中，合金量子點(diǎn)的形貌和尺寸未發(fā)生變化。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明CuInS₂量子點(diǎn)生成 CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法較佳實(shí)施例，包括步驟：在惰性氣體氛圍下，將制備好的鋅前驅(qū)體快速升溫至200~270℃（如250℃），隨后將制備好的CuInS₂量子點(diǎn)（配制成CuInS₂量子點(diǎn)的十八碳烯溶液）注入到鋅前驅(qū)體中，反應(yīng)5~120mins（如75 mins）后，停止加熱（以移除加熱套的方式）；待反應(yīng)液冷卻至室溫后，用甲苯和無(wú)水甲醇將產(chǎn)物反復(fù)溶解、沉淀，離心提純，得到CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)。

結(jié)合圖1所示，圖1為本發(fā)明CuInS₂量子點(diǎn)生成CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的示意圖，如圖所示，通過(guò)陽(yáng)離子交換技術(shù)CuInS₂中原有的Cu²⁺被Zn²⁺替換，CuInS₂量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)。

陽(yáng)離子交換技術(shù)是一種局部規(guī)整反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中陰離子的晶格陣列被保留，而原有的陽(yáng)離子被新的陽(yáng)離子替換，其實(shí)施主要利用陽(yáng)離子擴(kuò)散速率遠(yuǎn)高于陰離子的擴(kuò)散速率的原理。因此，陽(yáng)離子交換反應(yīng)過(guò)程中，膠體納米晶的整體形貌可以得到保持。本發(fā)明通過(guò)陽(yáng)離子交換技術(shù)將環(huán)境友好的CuInS₂量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，整個(gè)制備過(guò)程無(wú)重金屬Cd的使用。CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的成分和晶格可通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)CuInS₂量子點(diǎn)的成分和晶格完成。另外，CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的ZnS殼層厚度可由鋅前驅(qū)體的用量調(diào)節(jié)。陽(yáng)離子交換過(guò)程中，合金量子點(diǎn)的形貌和尺寸未發(fā)生變化。CuInS₂量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)中ZnS殼層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。本發(fā)明方法是一種靈活的后處理量子點(diǎn)方法，實(shí)現(xiàn)核殼量子點(diǎn)可控制備。

需說(shuō)明的是，CuInS₂量子點(diǎn)的制備方法為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在此不再贅述。

具體地，本發(fā)明所述鋅前驅(qū)體的制備方法包括步驟：在惰性氣體氛圍下，在200~300℃下（如250℃），將鋅源和脂肪酸混合加熱，直到鋅源完全溶解，隨后加入十八碳烯，得到鋅前驅(qū)體。

優(yōu)選地，鋅源、脂肪酸和十八碳烯的摩爾比為1~10：100~300：80~100。

優(yōu)選地，所述鋅源可以為氧化鋅、醋酸鋅、氯化鋅等中的一種，更優(yōu)選的鋅源為氧化鋅。

優(yōu)選地，所述脂肪酸可以為油酸、肉豆蔻油酸、棕櫚油酸、月桂酸、豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸等中的一種，更優(yōu)選的脂肪酸為油酸。

基于上述方法，本發(fā)明提供一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，其采用如上任一所述的CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法制備而成。

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

紅色發(fā)光CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備步驟如下：

（1）鋅前驅(qū)體的制備：在惰性氣體氛圍下，在250℃下，將60 mg氧化鋅和5mL油酸（Oleic acid）混合加熱，直到氧化鋅完全溶解，隨后加入3 g十八碳烯（1-octadecene），得到鋅鋅前驅(qū)體。

（2）陽(yáng)離子交換方法制備CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)：在惰性氣體氛圍下，將鋅前驅(qū)體快速升溫至220℃，隨后將400 μL的發(fā)光峰為590 nm的CuInS₂量子點(diǎn)的十八碳烯（1-Ocatadecene）溶液（1 μM）注入到鋅前驅(qū)體中，反應(yīng)75 mins，得到CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，隨后移除加熱套；待反應(yīng)液冷卻至室溫后，用甲苯和無(wú)水甲醇將產(chǎn)物反復(fù)溶解、沉淀，離心提純，得到紅色發(fā)光CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)。

實(shí)施例2

近紅外發(fā)光CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備步驟如下：

（1）鋅前驅(qū)體的制備：在惰性氣體氛圍下，在250℃下，將60 mg氧化鋅和7mL脂肪酸（Stearic acid）混合加熱，直到氧化鋅完全溶解，隨后加入3 g十八碳烯（1-octadecene），得到鋅前驅(qū)體。

（3）陽(yáng)離子交換方法制備CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)：在惰性氣體氛圍下，將鋅前驅(qū)體快速升溫至250℃，隨后將200 μL發(fā)光峰為810 nm的的CuInS₂量子點(diǎn)的十八碳烯（1-Ocatadecene）溶液（1 μM）注入到鋅前驅(qū)體中，反應(yīng)60 mins，得到CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，隨后移除加熱套；待反應(yīng)液冷卻至室溫后，用甲苯和無(wú)水甲醇將產(chǎn)物反復(fù)溶解、沉淀，離心提純，得到紅色發(fā)光CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)及其制備方法，本發(fā)明通過(guò)陽(yáng)離子交換技術(shù)將環(huán)境友好的CuInS₂量子點(diǎn)轉(zhuǎn)換成CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)重金屬Cd的使用。CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的成分和晶格可通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)CuInS₂量子點(diǎn)的成分和晶格完成。另外，CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)的ZnS殼層厚度可由鋅前驅(qū)體的用量調(diào)節(jié)。陽(yáng)離子交換過(guò)程中，合金量子點(diǎn)的形貌和尺寸未發(fā)生變化。 CuInS₂量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)CuInS₂/ZnS核殼量子點(diǎn)中ZnS殼層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。本發(fā)明方法是一種靈活的后處理量子點(diǎn)方法，實(shí)現(xiàn)核殼量子點(diǎn)可控制備。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。