一种胶体半导体片状纳米晶体的合成方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113845897A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202111097489.5C01G11/00(2006.01)(22)申请日2021.09.18C01G11/02(2006.01)(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人胡岸高宇南(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理有限公司11360代理人王岩(51)Int.Cl.C09K11/02(2006.01)C09K11/56(2006.01)C09K11/88(2006.01)B82Y20/00(2011.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种胶体半导体片状纳米晶体的合成方法(57)摘要本发明公开了一种胶体半导体片状纳米晶体的合成方法。本发明在胶体半导体片状纳米晶体的晶种横向生长过程中，第一次快速注入硫前驱体，通过控制注入硫前驱体的速度和注入量，调控荧光峰，随着在前期硫前驱体的注入量的增加，荧光峰会向更短的波长移动；第二次缓慢注入硫前驱体，从而在胶体半导体片状纳米晶体的侧边生长硫化物保护冠，硫化物保护冠相比与能够发光的胶体半导体片状纳米晶体具有更高的能隙，从而隔绝表面缺陷；并且，胶体半导体片状纳米晶体作为发光核，硫前驱体注入缓慢，使得发光核心与硫化物保护冠间的晶格差异变得平滑，消除了内部缺陷，从而将荧光量子产率提升到100％；使用易制备的硫前驱体进一步降低了合成的复杂度。CN113845897ACN113845897A权利要求书1/2页1.一种胶体半导体片状纳米晶体的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步骤：1)制备硫前驱体：将硫单质加入到有机溶液中，通过振动或加热使得硫单质均匀分散到有机溶液中，得到硫前驱体；2)制备胶体半导体片状纳米晶体的晶种：在反应容器中加入有机溶液、Ⅱ族元素前驱体和Ⅵ族元素前驱体通过一锅法或热注入法制备得到能够发光的胶体半导体片状纳米晶体的晶种，胶体半导体片状纳米晶体的晶种分散在有机溶液中；其中，反应容器具有耐热性、导热性和化学惰性，并装配控温装置、温度检测装置、真空与惰性气体环境和搅拌装置；控温装置对反应容器内的混合物进行加热或降温，温度检测装置实时检测反应容器内溶液的温度，真空与惰性气体环境给反应容器内提供真空环境或者惰性气体环境，搅拌装置使得容器内部的不同溶液与固体物能够快速混合均匀；3)向生长了胶体半导体片状纳米晶体的晶种的有机溶液中加入短链脂肪酸Ⅱ族金属盐或短链脂肪酸，调控有机溶液的温度到生长温度，短链脂肪酸Ⅱ族金属盐或短链脂肪酸诱导胶体半导体片状纳米晶体的晶种进行横向生长，在胶体半导体片状纳米晶体的晶种横向生长过程中，分两次注入硫前驱体，形成胶体半导体片状纳米晶体：a)在加入短链脂肪酸Ⅱ族金属盐或短链脂肪酸后的设定时间内，向生长了胶体半导体片状纳米晶体的晶种的有机溶液中，第一次快速注入硫前驱体，调控胶体半导体片状纳米晶体的荧光峰；增加第一次快速硫前驱体的注入量和速度，以及缩短第一次快速硫前驱体注入与加入短链脂肪酸Ⅱ族金属盐或短链脂肪酸的时间间隔，能够使得胶体半导体片状纳米晶体的荧光峰向更短的波长移动；b)第一次快速注入硫前驱体结束后，在设定时间内，向生长了胶体半导体片状纳米晶体的晶种的有机溶液中第二次缓慢注入硫前驱体，能够发光的胶体半导体片状纳米晶体的表面缺陷存在于胶体半导体片状纳米晶体的侧边，在胶体半导体片状纳米晶体的晶种横向生长的同时，逐渐注入硫前驱体，从而在胶体半导体片状纳米晶体的侧边生长硫化物保护冠，硫化物保护冠相比与能够发光的胶体半导体片状纳米晶体具有更高的能隙，从而隔绝表面缺陷；并且，硫前驱体第二次注入缓慢，使得发光核与硫化物保护冠间的晶格差异变得平滑，消除了内部缺陷；硫化物冠能够消除内部缺陷和隔绝表面缺陷，从而提升荧光量子产率；4)分离胶体半导体片状纳米晶体：形成胶体半导体片状纳米晶体后，对生长有胶体半导体片状纳米晶体的有机溶液整体进行降温、注入油酸、抽真空以及降温，再将反应容器内的混合物转移到离心设备中，然后加入极性溶剂进行离心分离清洗后，用非极性溶剂分散离心得到沉淀物，沉淀物即为在侧边生长有硫化物保护冠的胶体半导体片状纳米晶体。2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在步骤1)中，硫前驱体中，硫单质的浓度范围为0.01～2摩尔每升；有机溶液采用十八烯溶液、石蜡和油胺的一种。3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在步骤1)中，进一步加入油酸至有机溶剂中，油酸的浓度范围为0.01～1摩尔每升，从而在后期清洗时，使得制备后的胶体半导体2CN113845897A权利要求书2/2页片状纳米