量子点的合成及表面修饰

量子点的合成方法
微乳液法：正相微乳液法
正相微乳法实例： Ge, J.-P., et al. Chem.-Eur. J., 2006, 12 (25), 6552-6558. 清华大学李亚栋课题组(a)正相微乳法合成量子点的机理示意图；(b-g)正相微乳法合成量 子点的TEM图像：(b) Ag2S；(c) PbS；(d) CdS；(e)ZnS；(f) Ag2Se； (g) PbSe。
反向微乳液体系中可以有也可以没有助表面活性剂）组成的热力学稳定的多相体系。
在表面活性剂的作用下，体系中形成油包水（W/O）的“微反应器”，水相中 是前驱体，“微反应器”的尺寸就是最终获得材料的尺寸，这样就可以通过调控各 相的比例等参数调节“微反应器”的大小，从而对材料的尺寸进行控制。
量子点的合成方法
微乳液法：反相微乳液法
反相微乳法实例：Colvin, V. L., et al. J. Am. Chem. Soc., 1992, 114 (13): 5221-5230.
Cd源
• 500 mL己烷（油相）和44.4 g琥珀辛酯 磺酸钠（AOT，表面活性剂），搅拌混 合均匀 • 加入12 mL含有2.34 g Cd(ClO4)2· 6H2O的 水溶液（Cd源，水相）形成透明澄清液
热釜，搅拌后在一定温度下水热反应一定时
间，就可以得到相应的量子点产物。
量子点的表面修饰
用金属有机合成法得到的量子点表面包覆有TOP/ TOPO 层, 可以减少量子点的表 面缺陷并防止氧化。但 TOP/ TOPO 的存在也使量子点完全不溶于水, 将其应用于生 物体系时, 需要进行表面亲水处理。 常用的表面修饰策略有：（a）覆盖两亲分子层；（b）配体交换
化学合成法
MBE、 MOVPE、LPE 和 ELO 等
微乳液法
金属有机合成 法
水热法、溶剂 热法
SILAR 法，溶 胶- 凝胶法等
量子点的合成方法
微乳液法：分为反相微乳液法和正相微乳液法
反相微乳法，是利用反向微乳液作为“微反应器”合成纳米的方法。
所谓的反向微乳液是由大量的油相（如己烷）、少量的水相、适量的表面活性 剂（如AOT）和助表面活性剂（通常是中等碳链的醇，主要起改善界面柔性的作用，
量子点的表面修饰
配体交换：
配体交换实例：Lucia Mattera., et al. Nanoscale, 2016, 8, 11275–11283.
QD-LED应用前景
量子点可调节的发射波长范围广，量子产率高，半峰宽较窄，具有很 好的色纯度；量子点合成简便，光散射损失小；使得量子点在LED显示中 有着很好的应用前景。
量子点的合成方法
水热法、溶剂热法：
溶剂热/水热法是以溶剂/水为介质的在 较低温度和较高压力下合成材料的方法。 2005年，李亚栋课题组在 Nature上报 道了一种合成纳米晶的通用方法：
依次将一定量水相（溶解有水溶性的反
应物，如 Cd2+ 、 S2- 等）和乙醇的混合液、 亚油酸钠以及乙醇和亚油酸的混合液加入水
量子点的合成方法
金属有机合成法：
金属有机合成法, 当前驱体被快速注入到热的溶剂中时, 组成纳米晶体的原
子单体得到迅速释放, 溶液中原子单体达到过饱和, 使成核的条件得以满足。使
用有机溶剂, 可以大幅改变反应温度。 金属有机合成法重现性好 , 制得的量子点具有单分散性和很好的结晶度, 因 而具有很好的荧光强度和量子产率。但该方法反应温度高, 且得到的样品不溶于 水, 要进行表面处理后才能提高它的水溶性和生物相容性。
量子点基本简介
量子点的结构类型：
根据核壳半导体的导带和价带之间相对能量的高低, 核/壳结构可 分为Type-I和Type-II两种类型。
量子点的Fra Baidu bibliotek成方法
量子点吸收光谱特征以及发射光谱的发射峰位置、强度、半高峰宽、 荧光效率和摩尔吸光系数均与量子点的组成、粒径和尺寸分布密切相关。
量子点合成
外延技术法
与反相微乳法类似，正相微乳法中一般也包含水相、油相和表面活性剂， 与反相微乳法不同的是，正相微乳法中的水相是大量的，形成的是水包油 （O/W），并且反应常常发生在油水界面。 由于一般的无机盐前驱体在水中的溶解度都比较高，所以正相微乳法可以 获得较大量的产物。 虽然表面上看起来正相微乳法和反相微乳法的操作是“类似”的，然而反 应机理却不同。
S源
• 500 mL己烷（油相）和44.4 g琥珀辛酯磺酸 钠（AOT，表面活性剂），搅拌混合均匀
• 加入12 mL含有0.36 g Na2S· 9H2O的水溶液 （S源，水相） 形成透明澄清液
CdS 量子 点
量子点的合成方法
微乳液法：正相微乳液法
正相微乳法，是利用正向微乳液作为“微反应器”合成纳米的方法。
量子点的表面修饰
覆盖两亲分子层：
覆盖两亲分子层实例：Robin E. Anderson., et al. ACS Nano 2008，2, 1341−1352.
量子点的表面修饰
覆盖两亲分子层：
覆盖两亲分子层实例：C. Geidel., et al. Small 2011，7, 2929−2934.
量子点的合成方法
金属有机合成法：
金属有机合成法实例：Liu, L., et al. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (45), 16423.
Cd(Ac)2 / OA
Se/ODE
先将Se粉与ODE在280º C（注意该温度需大于Se熔点以获得反应活性的Se源）下加热30 min， 得到澄清黄色液体；再将Cd(Ac)2与OA混合加热得到澄清液，快速加入Se/ODE中，调整加热套温 度，在260º C下最终得到球形闪锌矿CdSe量子点。改变合成温度，最终产物的形貌将得到调控， 如上图所示。
合成及表面修饰
汇报人： 2018年10月28日
目
1
录
量子点基本简介
2
量子点的合成方法 量子点的表面修饰
QD-LED应用前景
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4
量子点基本简介
量子点（Quantum Dots，QDs）：
三维方向都处于量子尺寸的纳米颗粒 近似球型, 直径 1~20 nm 可分散于水或有机溶剂中形成胶体
量子尺寸效应：当材料尺寸小于激子（exiton）波尔半径aB时，其连续能级将变离散，并 出现带隙变宽现象。 量子限域效应：量子尺寸会将电子运动限制在很小范围，使空穴约束电子形成激子的概率 非常高。因此这类材料一旦吸收光将产生相当高浓度的激子，且激子受到的限制作用很强。