一种铅基硫族核壳结构量子点的制备方法、产品及应用

本发明涉及半导体光电子，特别是涉及一种铅基硫族核壳结构量子点的制备方法、产品及应用。

背景技术：

1、半导体量子点的研究在纳米科学中占据着重要地位，胶体量子点（cqds）通过长链有机配体（例如油酸、三正辛基膦）的合成，表面修饰和阻止聚集的方法，形成了在非极性有机溶剂中稳定的胶体分散体系。单分散的cqds可以作为自下而上组装纳米晶超晶格的基本组件，通过溶剂缓慢蒸发，cqds的胶体分散体系可以生成自组装薄膜，从而实现了高度有序的量子点固体的可扩展制备，这种协同效应对于能源转换、存储和纳米电子应用的材料设计具有重要意义。这些性质包括增强的电荷传输能力、载流子的去局域化以及独特的光电性能。例如，具有定向、暴露表面的自组装紧密堆积结构能够提高催化剂的选择性和活性，从而改善其整体性能和稳定性。此外，良好组织的介观结构还展示了优化的质量扩散和可调微电场，从而在能量存储和电催化应用中实现了更高的性能。

2、目前，胶体量子点生成自组装薄膜的方法主要是配体交换技术，胶体量子点主要是由湿化学方法合成的，有机配体用于控制合成过程中的生长，提供胶体稳定性，并钝化表面的悬挂键。这些有机配体将量子点分开并形成电子传输的屏障。由于许多应用都需要传输，因此原始的有机配体通常被更短的配体取代。由于是用化学反应来替换已经存在的配体，制备过程更加复杂并且需要更多的步骤和原料，还可能导致量子点的排列并不理想，影响量子点的结构和性能。

3、分子束外延(mbe)和金属有机化合物化学气相沉积(mocvd)模式制备的量子点受到衬底和量子点晶格常数的限制，导致所能制备的量子点种类受限，并且这两种方法在大规模生产上的效率也较低，因为它们无法实现高速、连续的量子点制备。因此，虽然这些方法在研究领域中具有重要意义，但它们在实际应用中的不足之处也需要被认真考虑。

4、交替离子层吸附生长法(silar法)制备pbse核壳量子点的过程复杂，操作条件严格，需要控制温度、ph值和反应时间等多个因素。同时，该方法制备过程中易产生大量废料，对环境造成一定的污染。此外，交替离子层吸附法制备的pbse核壳量子点还存在着粒径不均匀、表面不平整以及结晶度不高等缺点，限制了其在实际应用中的进一步发展和应用。

5、配体交换技术制备自组装薄膜需要通过化学反应来替换已经存在的配体，制备过程更加复杂并且需要更多的步骤和原料，还可能导致量子点的排列并不理想，影响量子点的结构和性能。

技术实现思路

1、基于以上内容，本发明提供一种可自组装的铅基硫族核壳结构量子点的制备方法、产品及应用。本发明将热注入法和阳离子交换法相结合，并且在铅基硫族核壳结构量子点（比如pbse）制备完成后，通过溶剂缓慢蒸发，量子点的胶体分散体系可以生成自组装薄膜。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种铅基硫族核壳结构量子点的制备方法，包括以下步骤：

4、利用热注入法制备铅基硫族量子点；

5、将氧化镉、油酸和1-十八烯混合后进行阶梯加热，得到油酸镉溶液；

6、向所述油酸镉溶液中加入所述铅基硫族量子点的溶液反应，得到所述铅基硫族核壳结构量子点；

7、所述铅基硫族量子点为pbse量子点或者pbs量子点。

8、本发明技术方案之二，一种根据上述的制备方法制备得到的铅基硫族核壳结构量子点。

9、本发明技术方案之三，上述的铅基硫族核壳结构量子点在制备自组装薄膜中的应用。

10、本发明技术方案之四，一种自组装薄膜的制备方法，包括以下步骤：将上述的铅基硫族核壳结构量子点溶解于有机溶剂中得到混合溶液；

11、将衬底置于所述混合溶液中，于真空干燥条件下使有机溶剂蒸发完全，得到所述自组装薄膜。

12、本发明技术方案之五，一种根据上述的制备方法制备得到的自组装薄膜。

13、本发明技术方案之六，一种能量存储或电催化材料，原料包括上述的铅基硫族核壳结构量子点或者上述的自组装薄膜。

14、本发明公开了以下技术效果：

15、本发明通过热注入法制备铅基硫族量子点，相较于分子束外延(mbe)和金属有机化合物化学气相沉积(mocvd)，具有成本低、产率大等优势，通过控制反应的温度和时间，可以精确调控量子点的尺寸形貌的优点。

16、本发明通过阳离子交换法制备铅基硫族核壳结构量子点，相较于交替离子层吸附生长法(silar法)，阳离子交换法具有可以制备多种几何结构、反应的条件比较温和、重复性高和可控性强等特点。

17、与传统生成自组装薄膜比如配体交换技术相比，本发明通过溶剂缓慢蒸发生成自组装薄膜，具有更简单、更经济的制备过程。在这种方法中，溶剂可以在温和的条件下蒸发，使得薄膜以自组装的方式形成，并且不会破坏量子点结构及发光强度。

技术特征：

1.一种铅基硫族核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铅基硫族核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，所述氧化镉、油酸和1-十八烯的质量体积比为1g:5~6ml:14~18ml；

3.根据权利要求1所述的铅基硫族核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，当所述铅基硫族量子点为pbse量子点时，其制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的铅基硫族核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，当所述铅基硫族量子点为pbs量子点时，其制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求1~4任一项所述的制备方法制备得到的铅基硫族核壳结构量子点。

6.如权利要求5所述的铅基硫族核壳结构量子点在制备自组装薄膜中的应用。

7.一种自组装薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求6所述的铅基硫族核壳结构量子点溶解于有机溶剂中得到混合溶液；

8.根据权利要求7所述的制备方法制备得到的自组装薄膜。

9.一种能量存储或电催化材料，其特征在于，原料包括权利要求6所述的铅基硫族核壳结构量子点或者权利要求8所述的自组装薄膜。

技术总结本发明涉及半导体光电子技术领域，特别是涉及一种铅基硫族核壳结构量子点的制备方法、产品及应用。该制备方法包括以下步骤：利用热注入法制备铅基硫族量子点；将氧化镉、油酸和1‑十八烯混合后进行阶梯加热，得到油酸镉溶液；向所述油酸镉溶液中加入所述铅基硫族量子点的溶液反应，得到所述铅基硫族核壳结构量子点；所述铅基硫族量子点为PbSe量子点或者PbS量子点。本发明通过热注入法制备铅基硫族量子点，具有成本低、产率大等优势，通过控制反应的温度和时间，可以精确调控量子点的尺寸形貌的优点。本发明通过阳离子交换法制备铅基硫族核壳结构量子点，具有可以制备多种几何结构、反应的条件比较温和、重复性高和可控性强等特点。技术研发人员：王登魁,宋浩,方铉,房丹,周陶杰,王东博,闫昊,翟英娇,李金华,王晓华,刘建华受保护的技术使用者：长春理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18