本發明屬于量子點,具體涉及一種量子點的配體選擇及交換方法。
背景技術:
1、量子點(quantum?dot)是把激子在三個空間方向上束縛住的半導體納米結構。有時被稱為“人造原子”、或“量子點原子”,是20世紀90年代提出來的一個新概念。這種約束可以歸結于靜電勢(由外部的電極,摻雜,應變,雜質產生),兩種不同半導體材料的界面(例如:在自組量子點中),半導體的表面(例如:半導體納米晶體),或者以上三者的結合。量子點具有分離的量子化的能譜。所對應的波函數在空間上位于量子點中,但延伸于數個晶格周期中。一個量子點具有少量的(1-100個)整數個的電子、空穴或空穴電子對,即其所帶的電量是元電荷的整數倍。
2、量子點粒徑接近或小于激子玻爾半徑,可通過調控尺寸、調控元素比例等策略實現發光顏色在全可見光范圍精準調節。此外,其具有色域廣、顏色純、可溶液加工等優勢,是顯示、激光、光伏、生物標記等領域具有前景的發光材料。
3、可溶液處理的膠體量子點常被用于先進的光電器件,這些器件在生產過程中使用了致癌或神經毒性的有機溶劑如正己烷等來處理。丙二醇單甲醚醋酸酯(propyleneglycol?methyl?ether?acetate,pgmea)是一種無污染的綠色溶劑,并且實現量子點在pgmea等綠色工業溶劑中穩定分散在光電器件中有廣泛的應用。然而高熒光量子產率(photoluminescence?quantum?yield,plqy)的膠體量子點通常是在有機相中合成,可以很好的分散于有毒的非極性溶劑,而在極性溶劑pgmea中會發生團聚甚至發生熒光淬滅。因此,使膠體量子點可以在pgmea溶劑中穩定分散且高效發光是一個巨大挑戰。
4、因此,本領域有待開發出一種量子點的配體選擇及交換方法,能夠有效的解決上述問題。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種量子點的配體選擇及交換方法,選擇巰基配體對量子點表面原有配體進行配體交換,進而實現高量子產率的量子點在綠色工業丙二醇單甲醚醋酸酯(pgmea)溶劑中的穩定分散。
2、為實現上述目的,本發明提供了一種量子點的配體選擇及交換方法,包括以下步驟:
3、步驟s1、通過將有機相合成的油溶性量子點溶解在非極性溶劑中,得到量子點溶液;
4、步驟s2、將巰基配體溶解在丙二醇單甲醚醋酸酯溶劑中,得到巰基配體溶液;
5、步驟s3、將量子點溶液和巰基配體溶液按體積比為0.1-1進行混合,混合后攪拌并進行配體交換;
6、步驟s4、配體交換后加入非極性溶劑,進行離心分離,即得到穩定分散于丙二醇單甲醚醋酸酯溶劑中的量子點。
7、優選的,步驟s1中,有機相合成的油溶性量子點表面原有配體為有機胺或有機酸中的一種或幾種的組合;有機胺或有機酸包括油胺、油酸、硬脂酸等。
8、優選的,步驟s1中,量子點包含二元相、三元相、四元相量子點;其中二元相量子點包括cds、cdse、cdte、inp、inas、insb、ags、pbs、pbse、hgs等,三元相量子點包括ingap、ingaas、ingasb、znxcd1-xs、cuxin1-xs、znxcd1-xse、znxse1-xs、znxcd1-xte、pbsexs1-x等,四元相量子點包括inp/znse/zns、cdse/znse/zns、ingapas、znxcd1-xs/znse、cuxin1-xs/zns、znxcd1-xse/zns、cuinses、znxcd1-xte/zns、pbsexs1-x/zns等。
9、優選的,步驟s1中,非極性溶劑包括但不限于正己烷、甲苯;量子點溶液的濃度為20mg/ml。
10、優選的,步驟s2中,巰基配體為含有巰基基團的配體,其包含但不限于2-苯乙硫醇、3-巰基丙酸丁酯、雙(3-巰基丙酸)乙二酯、季戊四醇四巰基乙酸酯、3-巰基丙酸-3-甲氧基丁酯、2-巰基乙醇、3-巰基-1-丙醇、4-巰基-1-丁醇、5-巰基-1-戊醇、6-巰基-1-己醇、二硫醇、巰基醇、巰基酸、2-巰基乙酸、3-巰基丙酸、4-巰基丁酸、巰基丁二酸、6-巰基己酸、4-巰基苯甲酸。
11、優選的,步驟s2中,巰基配體溶液的濃度為0.1-10mol/l。
12、優選的,步驟s3中,配體交換的溫度為20-90℃,時間為5-90min。
13、本發明采用上述一種量子點的配體選擇及交換方法,有益效果如下:
14、本發明選擇巰基配體對量子點表面原有配體進行配體交換,將油溶性量子點轉移到與光刻工藝兼容的丙二醇單甲醚醋酸酯(pgmea)溶劑,并同時實現高度的分散性,所得磷化銦量子點濃度為600mg/ml,且熒光量子產率(plqy)超過95%。
15、下面通過附圖和實施例,對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
1.一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于:步驟s1中,有機相合成的油溶性量子點表面原有配體為有機胺或有機酸中的一種或幾種的組合;有機胺或有機酸包括油胺、油酸、硬脂酸。
3.根據權利要求2所述的一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于:步驟s1中,量子點包含二元相、三元相、四元相量子點;其中二元相量子點包括cds、cdse、cdte、inp、inas、insb、ags、pbs、pbse、hgs,三元相量子點包括ingap、ingaas、ingasb、znxcd1-xs、cuxin1-xs、znxcd1-xse、znxse1-xs、znxcd1-xte、pbsexs1-x,四元相量子點包括inp/znse/zns、cdse/znse/zns、ingapas、znxcd1-xs/znse、cuxin1-xs/zns、znxcd1-xse/zns、cuinses、znxcd1-xte/zns、pbsexs1-x/zns。
4.根據權利要求3所述的一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于:步驟s1中,非極性溶劑包括但不限于正己烷、甲苯;量子點溶液的濃度為20mg/ml。
5.根據權利要求1所述的一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于:步驟s2中,巰基配體為含有巰基基團的配體,其包含但不限于2-苯乙硫醇、3-巰基丙酸丁酯、雙(3-巰基丙酸)乙二酯、季戊四醇四巰基乙酸酯、3-巰基丙酸-3-甲氧基丁酯、2-巰基乙醇、3-巰基-1-丙醇、4-巰基-1-丁醇、5-巰基-1-戊醇、6-巰基-1-己醇、二硫醇、巰基醇、巰基酸、2-巰基乙酸、3-巰基丙酸、4-巰基丁酸、巰基丁二酸、6-巰基己酸、4-巰基苯甲酸。
6.根據權利要求5所述的一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于:步驟s2中,巰基配體溶液的濃度為0.1-10mol/l。
7.根據權利要求1所述的一種量子點的配體選擇及交換方法,其特征在于:步驟s3中,配體交換的溫度為20-90℃,時間為5-90min。