一种Ga掺杂的水溶性InP量子点的制备方法与流程

一种ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法
技术领域
1.本发明属于化学领域，具体涉及一种ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法。


背景技术：

2.量子点作为近些年来比较火的一种半导体纳米材料，在很多领域都得到了极大的应用，比如发光显示、生物医药，太阳能电池等，但由于目前合成体系比较成熟的cd系量子点内含有重金属元素镉，量子点同样也含有重金属元素铅（无铅钙钛矿的效率非常差），极大的限制量子点在商业中的应用。随着人们环保意识的逐渐增强，非环境友好型的材料已经逐渐被抛弃，欧盟已经发出禁令禁止在产品中使用含镉材料，所以研发无铅无镉的量子点材料迫在眉睫。除此之外，目前制备的大部分量子点还只能分散在有机溶剂中，对于量子点这种多功能材料来说也极大地限制了其应用范围，所以对量子点改性也是需要解决的问题之一。


技术实现要素：

3.针对目前所存在的问题，本发明提供了一种ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，所得inp量子点不含重金属，属于环境友好型材料，且其可溶于非有机溶剂中，因而可以应用于更多的领域。
4.为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其在以卤化锌为催化剂的条件下，将磷源与铟源反应形成的磷化铟核，然后掺入镓源以钝化磷化铟核内的缺陷，再加入锌源和硫源进行反应，从而在磷化铟核表面包覆一层zns外壳，离心清洗后将其溶解，最后加入等体积的巯基类有机酸进行反应，从而制备出所述ga掺杂的水溶性inp量子点；其具体包括以下步骤：1）将磷源与铟源按摩尔比1:5混合，加入铟源摩尔量4
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6倍的卤化锌作为催化剂，经反应形成磷化铟核；2）掺入铟源摩尔量1/5的镓源以钝化磷化铟核内的缺陷；3）加入铟源摩尔量2倍的锌源及与其等摩尔量的硫源进行反应，从而在磷化铟核表面包覆一层zns外壳；4）将所得量子点用无水乙醇离心清洗后重新溶解，并加入与其等体积的巯基类有机酸进行反应，从而制备出所述ga掺杂的水溶性inp量子点。
5.步骤1）中所述磷源为三(三甲基硅基)磷、三(二甲胺基)膦、三(二乙氨基)膦中的任意一种，优选为三(二甲胺基)膦；所述铟源为氯化铟、溴化铟、碘化铟、醋酸铟中的任意一种，优选为氯化铟；所述卤化锌为氯化锌、溴化锌、碘化锌中的任意一种或两种；所述反应的温度为150℃
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200℃，时间为20min
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1h。
6.步骤2）中所述镓源为氯化镓、碘化镓、溴化镓中的任意一种，优选为氯化镓；进行钝化的温度为200℃
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260℃，时间为2min
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10min。
7.步骤3）中所述锌源为二水合乙酸锌、硬脂酸锌中的任意一种，优选为硬脂酸锌；所述硫源为硫粉、1
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十二硫醇中的任意一种，优选为1
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十二硫醇；所述反应的温度为260℃
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300℃，时间为1h
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2h。
8.步骤4）清洗时所用清洗剂为醇类，包括甲醇、乙醇、正丁醇等中的任意一种，优选为无水乙醇；所用巯基类有机酸为巯基乙酸、巯基丙酸中的任意一种，优选为巯基乙酸；所述反应的温度为50℃
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80℃，时间为2h
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8h。
9.与现有技术相比，本发明通过在inp反应过程中掺杂ga离子，形成ingap量子点核心，再包覆zns外壳，由于inp核与zns外壳间有较大的晶格不匹配，会导致较多的非辐射复合，而ga离子的掺入会使得inp量子点核与zns外壳间的晶格失配度降低，从而可提高量子点的发光效率及稳定性，且通过使用巯基类有机酸对量子点进行处理，可使制备出的inp量子点具备水溶性，从而极大地拓宽了量子点的应用领域。
附图说明
10.图1为实施例1所制备ga掺杂的水溶性红色量子点的pl光谱。
11.图2为实施例2所制备ga掺杂的水溶性绿色量子点的pl光谱。
12.图3为实施例3所制备ga掺杂的水溶性蓝色量子点的pl光谱。
具体实施方式
13.为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
14.实施例1 ga掺杂的水溶性红色量子点的制备取0.45mmol的三氯化铟与2.2mmol的氯化锌，将两者溶解在装有5ml油胺的三颈烧瓶中，先抽真空20min，然后升温到140℃、氮气条件下反应30min（整个反应装置处在一个无水氧的环境中），然后继续升温至180℃，加入1ml含2.25mmol三(二甲胺基)膦的油胺溶液，继续反应35min，生成磷化铟核；再升温至200℃，加入1ml含0.09mmol氯化镓的油胺溶液，反应5min；然后滴加0.9mmol的硬脂酸锌与1ml含0.9mmol 1
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十二硫醇的1
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十八烯溶液，滴加时间控制在10min内，再在280℃下反应1.5h，生成zns包覆的镓掺杂磷化铟量子点；冰水浴降温，再将所得量子点与无水乙醇按体积比1:3混合，先低速（3000rpm）离心取上清液，再将上清液高速（11000rpm）离心取沉淀，反复进行3次即可得到干净的inp/zns量子点，将所得inp/zns量子点溶于5ml的正己烷中，并将其与其等体积的巯基乙酸混合于三颈烧瓶中，在50℃、1000rpm的转速下搅拌5h，然后取出用无水乙醇反复清洗3次，即可得到掺杂ga离子的水溶性inp/zns量子点，然后将该量子点溶于等离子水中。
15.实施例2 ga掺杂的水溶性绿色量子点的制备将实施例1中所用2.2mmol的氯化锌替换成1.1mmol氯化锌与1.1mmol碘化锌的混合物，其他步骤同实施例1。
16.实施例3 ga掺杂的水溶性蓝色量子点将实施例1中所用0.45mmol的三氯化铟与2.2mmol的氯化锌分别替换成0.45mmol的三碘化铟和2.2mmol的碘化锌，其他步骤同实施例1。
17.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与
修饰，皆应属本发明的涵盖范围。


技术特征：
1.一种ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，在以卤化锌为催化剂的条件下，将磷源与铟源反应形成磷化铟核，然后掺入镓源以钝化磷化铟核内的缺陷，再加入锌源和硫源进行反应，从而在磷化铟核表面包覆一层zns外壳，离心清洗后将其溶解，最后加入等体积的巯基类有机酸进行反应，从而制备出所述ga掺杂的水溶性inp量子点。2.如权利要求1所述的ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，所用铟源与磷源的摩尔比为5:1；两者进行反应的温度为150℃
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200℃，时间为20min
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1h；所述磷源为三(三甲基硅基)膦、三(二甲胺基)膦、三(二乙氨基)膦中的任意一种；所述铟源为氯化铟、溴化铟、碘化铟、醋酸铟中的任意一种。3.如权利要求1所述的ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，所用卤化锌的量为铟源摩尔量的4
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6倍；所述卤化锌为氯化锌、溴化锌、碘化锌中的任意一种或两种。4.如权利要求1所述的ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，采用镓源进行钝化的温度为200℃
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260℃，时间为2min
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10min；镓源的用量为铟源摩尔量的1/5；所述镓源为氯化镓、碘化镓、溴化镓中的任意一种。5.如权利要求1所述的ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，所用锌源和硫源的量均为铟源摩尔量的2倍；所述锌源为二水合乙酸锌、硬脂酸锌中的任意一种；所述硫源为硫粉、1
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十二硫醇中的任意一种；形成zns外壳的反应温度为260℃
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300℃，反应时间为1h
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2h。6.如权利要求1所述的ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，清洗时所用清洗剂为醇类。7.如权利要求1所述的ga掺杂的水溶性inp量子点的制备方法，其特征在于，加入巯基类有机酸进行反应的温度为50℃
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80℃，时间为2h
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8h；所述巯基类有机酸为巯基乙酸、巯基丙酸中的任意一种。

技术总结
本发明公开了一种Ga掺杂的水溶性InP量子点的制备方法，其是在以卤化锌为催化剂的条件下，将铟源与磷源经反应制成磷化铟核，然后掺入镓源以钝化磷化铟核内的缺陷，再在其表面包覆一层ZnS外壳，以提高量子点的稳定性以及发光效率，最后通过巯基类有机酸与量子点间强的结合力使其相互结合，进而制备出Ga掺杂的水溶性InP量子点。本发明制备的量子点不含Cd与Pb等重金属，对环境十分友好，并能溶于水，扩大了量子点的应用场景。量子点的应用场景。


技术研发人员：李福山 陈祥 胡海龙 赵等临 杨开宇 郭太良
受保护的技术使用者：闽都创新实验室
技术研发日：2021.07.27
技术公布日：2021/10/18