本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及量子點(diǎn)合成技術(shù)，尤其涉及一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法。

背景技術(shù)：

量子點(diǎn)是將導(dǎo)帶電子、價(jià)帶空穴及激子在三個(gè)空間方向上束縛住的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)。量子點(diǎn)作為一種高能效、廣色域的發(fā)光材料，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣。包括照明、顯示、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換以及分子和細(xì)胞成像等，特別是在顯示領(lǐng)域獲得了高度的關(guān)注和研究。

量子點(diǎn)的制備方法對(duì)其性能影響較大。其中，濕化學(xué)法制備的半導(dǎo)體膠體納米晶光學(xué)性能優(yōu)異，具有光色純度高、發(fā)光量子效率高、發(fā)光顏色可調(diào)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為目前發(fā)光材料的研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的量子點(diǎn)，沒(méi)有線偏振吸收和偏振發(fā)射、激光射閾高，應(yīng)有領(lǐng)域受限。此外，傳統(tǒng)的量子點(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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，旨在解決傳統(tǒng)量子點(diǎn)沒(méi)有線偏振吸收和偏振發(fā)射、激光射閾高，導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域受限的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，包括以下步驟：

在惰性氛圍下，將氯化銦或氧化銦、三辛基氧化膦、十二胺和三辛基膦混合得到混合液，將所述混合液在真空條件下加熱脫氣處理，將脫氣后的所述混合液在惰性氣氛下加熱至170-270℃，直至形成透明的銦前軀體溶液；

在惰性氛圍下，將三(三甲硅基)膦、二苯醚和聯(lián)二苯混勻處理，制備三(三甲硅基)膦前驅(qū)體；

在惰性氛圍下，將所述銦前軀體溶液升溫至290-320℃后，將所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體注入到所述述銦前軀體溶液中，然后將溫度調(diào)至295-305℃，反應(yīng)得到InP納米棒，其中，所述銦前軀體溶液和所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的摩爾比為(2-5)：(1-3)；

在惰性氛圍、加熱條件下，依次將脂肪酸鋅、十二硫醇注入到所述InP納米棒溶液中，制備核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

以及，上述方法制備獲得的核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

本發(fā)明提供的制備方法，可以制備得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒結(jié)構(gòu)，所述核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒結(jié)構(gòu)不僅長(zhǎng)徑比可調(diào)，而且具有較大的光能吸收截面以及線偏振吸收和偏振發(fā)射、低激光射閾，并具有抑制的俄歇非輻射復(fù)合和較高的發(fā)光效率。所述核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒在發(fā)射激光、生物標(biāo)記和偏振光源的應(yīng)用中有廣闊的前景，能夠用于偏振顯示和基于偏振光源的3D顯示領(lǐng)域。此外，本發(fā)明提供的核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，不含重金屬鎘元素，提高了量子點(diǎn)的適用范圍和使用安全性，符合綠色環(huán)保理念，這種高質(zhì)量的無(wú)鎘InP/ZnS納米棒可用于照明和顯示領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(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)明實(shí)施例提供了一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，包括以下步驟：

S01.在惰性氛圍下，將氯化銦或氧化銦、三辛基氧化膦、十二胺和三辛基膦混合得到混合液，將所述混合液在真空條件下加熱脫氣處理，將脫氣后的所述混合液在惰性氣氛下加熱至170-270℃，直至形成透明的銦前軀體溶液；

S02.在惰性氛圍下，將三(三甲硅基)膦、二苯醚和聯(lián)二苯混勻處理，制備三(三甲硅基)膦前驅(qū)體；

S03.在惰性氛圍下，將所述銦前軀體溶液升溫至290-320℃后，將所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體注入到所述述銦前軀體溶液中，然后將溫度調(diào)至295-305℃，反應(yīng)得到InP納米棒，其中，所述銦前軀體溶液和所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的摩爾比為(2-5)：(1-3)；

S04.在惰性氛圍、加熱條件下，依次將脂肪酸鋅、十二硫醇注入到所述InP納米棒溶液中，制備核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

本發(fā)明實(shí)施例中，為了避免引入氧化性氣體或其他雜質(zhì)成分對(duì)核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒造成干擾，所述核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法各步驟均在惰性氛圍或真空條件下進(jìn)行。其中，所述惰性氛圍是指惰性氣體氛圍，包括但不限于氮?dú)鈿夥?、氦氣氣氛、氬氣氣氛?/p>

具體的，上述步驟S01中，所述氯化銦或氧化銦作為制備所述銦前軀體溶液的銦鹽，具有較好的反應(yīng)性；且選用所述氯化銦或氧化銦，有利于后續(xù)核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的成核和生長(zhǎng)。本發(fā)明實(shí)施例以所述三辛基氧化膦、三辛基膦作為反應(yīng)配體，以所述十二胺作為反應(yīng)溶劑，可以得到較好的銦前驅(qū)體溶液，有利于后續(xù)核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒、特別InP納米棒是的形貌形成。作為優(yōu)選實(shí)施例，制備銦前驅(qū)體溶液的步驟中，所述氯化銦或氧化銦、三辛基氧化膦、十二胺和三辛基膦的摩爾比為3-10：1-5：1-5：20-100，以得到成分活性更適于InP納米棒形貌形成的銦前驅(qū)體溶液。將所述氯化銦或氧化銦、三辛基氧化膦、十二胺和三辛基膦混合形成混合液的方式?jīng)]有明確限定，只要混合均勻即可。

為了保證無(wú)水、無(wú)氧環(huán)境，從而得到滿足要求的銦前軀體溶液，本發(fā)明實(shí)施例在反應(yīng)前將所述混合液在真空條件下(而非惰性氛圍)加熱脫氣處理，優(yōu)選的，所述加熱脫氣處理的溫度為110-180℃，時(shí)間為25-60min，以便在反應(yīng)開(kāi)始階段、甚至在反應(yīng)開(kāi)始之前充分去除高沸點(diǎn)溶劑中的低沸點(diǎn)溶劑，如水，以保證反應(yīng)的純度。

脫氣處理后，將所述混合液加熱至170-270℃進(jìn)行反應(yīng)，直到形成透明溶液為止，由此得到銦前軀體溶液。若溫度過(guò)低或過(guò)高，均難以得到制備InP納米棒所需的銦前軀體溶液，或者說(shuō)溫度過(guò)低或過(guò)高時(shí)得到的產(chǎn)物，其成分活性發(fā)生改變，不能進(jìn)一步制備得到InP納米棒。

上述步驟S02中，所述三(三甲硅基)膦、二苯醚和聯(lián)二苯作為制備三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的反應(yīng)原料，需充分混勻，以促進(jìn)三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的形成。優(yōu)選的，所述混勻處理采用震蕩器震蕩混合實(shí)現(xiàn)。

作為另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述三(三甲硅基)膦、二苯醚和聯(lián)二苯的摩爾比為50-100：1-12：1-4。由此得到的所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體，與所述銦前驅(qū)體溶液具有更好的反應(yīng)性，利于InP納米棒的形成。

上述步驟S03中，將所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體和所述述銦前軀體溶液在合適的條件下反應(yīng)形成InP納米棒，是本發(fā)明實(shí)施例制備核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的關(guān)鍵步驟。首先，將所述銦前軀體溶液進(jìn)行升溫處理，為后續(xù)三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的注入、以及進(jìn)一步的反應(yīng)提供較好的環(huán)境溫度。然后，將所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體快速注入到所述述銦前軀體溶液中，并將溫度調(diào)至295-305℃，更優(yōu)選為300℃，反應(yīng)60-300s得到InP納米棒。該步驟中的反應(yīng)溫度對(duì)所述InP納米棒形貌的形成非常重要，若溫度過(guò)高或過(guò)低，均不利于、甚至得到不棒狀結(jié)構(gòu)的InP納米棒。

進(jìn)一步的，所述銦前軀體溶液和所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的摩爾比為(2-5)：(1-3)，從而獲得滿足棒狀形貌的InP納米棒。本發(fā)明實(shí)施例可以在此范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述銦前軀體溶液和所述三(三甲硅基)膦前驅(qū)體的摩爾比，來(lái)獲得不同長(zhǎng)徑比的InP納米棒。

上述步驟S04中，在上述步驟得到的InP納米棒中，邊加熱邊添加形成ZnS的原料脂肪酸鋅、十二硫醇。值得注意的是，本發(fā)明實(shí)施例所述脂肪酸鋅、十二硫醇需按照先后順序進(jìn)行添加，以便得到覆蓋在所述InP納米棒表面的ZnS。若同時(shí)添加所述脂肪酸鋅、十二硫醇，所述脂肪酸鋅、十二硫醇反應(yīng)形成游離在所述InP納米棒之外的ZnS，從而得不到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述脂肪酸鋅和十二硫醇的摩爾比為1-5：1-5。本發(fā)明實(shí)施例制備核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的步驟中，所述加熱條件為230-330℃，反應(yīng)時(shí)間為5-120min。

本發(fā)明實(shí)施例中，在制備核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒后，還包括對(duì)所述InP/ZnS納米棒進(jìn)行提純處理，以獲得高純度的核殼結(jié)構(gòu)InP/ZnS納米棒。具體優(yōu)選的，所述提純處理的方法為：將得到的核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒冷卻后，用甲苯和無(wú)水甲醇將產(chǎn)物反復(fù)溶解、沉淀，離心處理。

以及，本發(fā)明實(shí)施例還提供了上述方法制備獲得的核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

本發(fā)明實(shí)施例提供的制備方法，可以制備得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒結(jié)構(gòu)，所述核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒結(jié)構(gòu)不僅長(zhǎng)徑比可調(diào)，而且具有較大的光能吸收截面以及線偏振吸收和偏振發(fā)射、低激光射閾，并具有抑制的俄歇非輻射復(fù)合和較高的發(fā)光效率。所述核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒在發(fā)射激光、生物標(biāo)記和偏振光源的應(yīng)用中有廣闊的前景，能夠用于偏振顯示和基于偏振光源的3D顯示領(lǐng)域。此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，不含重金屬鎘元素，提高了量子點(diǎn)的適用范圍和使用安全性，符合綠色環(huán)保理念，這種高質(zhì)量的無(wú)鎘InP/ZnS納米棒可用于照明和顯示領(lǐng)域。

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，包括以下步驟：

S11.在惰性氣體氛圍下，將0.45mmol的氯化銦、0.1mmol的三辛基氧化膦、0.2mmol十二胺和9mmol的三辛基膦混合，接著將混合液真空下加熱至120℃并脫氣30mins，然后將脫氣后的混合液于惰性氣氛下加熱至230℃直至形成透明溶液為止，獲得銦前驅(qū)體溶液；

S12.在惰性氣體氛圍下，將0.45mmol三(三甲硅基)膦、0.05mmol二苯醚和0.05mmol聯(lián)二苯通過(guò)震蕩器震蕩混合，獲得三(三甲硅基)膦前驅(qū)體；

S13.在惰性氣體氛圍下，將銦前驅(qū)體升溫至310℃，隨后將三(三甲硅基)膦前驅(qū)體快速注入銦前驅(qū)體溶液中，緊接著將加熱溫度調(diào)至300℃，120s后得到InP納米棒；所述InP納米棒的長(zhǎng)徑比為30nm:5nm。

S14.在惰性氣體氛圍下，在270℃下，將1.2mmol脂肪酸鋅快速注入到InP納米棒溶液中，接著將1.2mmol十二硫醇快速注入到InP納米棒溶液中，反應(yīng)5-120mins得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒，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，得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

實(shí)施例2

一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，包括以下步驟：

S21.在惰性氣體氛圍下，將0.5mmol的氧化銦、0.1mmol的三辛基氧化膦、0.2mmol十二胺和7.5mmol的三辛基膦混合，接著將混合液真空下加熱至160℃并脫氣25mins，然后將脫氣后的混合液于惰性氣氛下加熱至250℃直至形成透明溶液為止，獲得銦前驅(qū)體溶液；

S22.在惰性氣體氛圍下，將0.6mmol三(三甲硅基)膦、0.06mmol二苯醚和0.06mmol聯(lián)二苯通過(guò)震蕩器震蕩混合，獲得三(三甲硅基)膦前驅(qū)體；

S23.在惰性氣體氛圍下，將銦前驅(qū)體升溫至300℃，隨后將三(三甲硅基)膦前驅(qū)體快速注入銦前驅(qū)體溶液中，緊接著將加熱溫度調(diào)至298℃，200s后得到InP納米棒；所述InP納米棒的長(zhǎng)徑比為35nm:7nm。

S24.在惰性氣體氛圍下，在250℃下，將1.5mmol脂肪酸鋅快速注入到InP納米棒溶液中，接著將1.5mmol十二硫醇快速注入到InP納米棒溶液中，反應(yīng)5-120mins得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒，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，得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

實(shí)施例3

一種核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒的制備方法，包括以下步驟：

S31.在惰性氣體氛圍下，將0.6mmol的氯化銦、0.2mmol的三辛基氧化膦、0.3mmol十二胺和10mmol的三辛基膦混合，接著將混合液真空下加熱至140℃并脫氣50mins，然后將脫氣后的混合液于惰性氣氛下加熱至200℃直至形成透明溶液為止，獲得銦前驅(qū)體溶液；

S32.在惰性氣體氛圍下，將0.5mmol三(三甲硅基)膦、0.05mmol二苯醚和0.05mmol聯(lián)二苯通過(guò)震蕩器震蕩混合，獲得三(三甲硅基)膦前驅(qū)體；

S33.在惰性氣體氛圍下，將銦前驅(qū)體升溫至320℃，隨后將三(三甲硅基)膦前驅(qū)體快速注入銦前驅(qū)體溶液中，緊接著將加熱溫度調(diào)至302℃，80s后得到InP納米棒；所述InP納米棒的長(zhǎng)徑比為40nm:5nm。

S34.在惰性氣體氛圍下，在300℃下，將1.4mmol脂肪酸鋅快速注入到InP納米棒溶液中，接著將1.4mmol十二硫醇快速注入到InP納米棒溶液中，反應(yīng)5-120mins得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒，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，得到核殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS納米棒。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。