本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，涉及一種量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、量子點(diǎn)作為無(wú)機(jī)納米半導(dǎo)體晶體材料，在吸收能量后，能夠以光子的形式釋放所吸收的能量，為此，光致發(fā)光為目前量子點(diǎn)廣泛應(yīng)用于顯示領(lǐng)域的途徑之一，光學(xué)薄膜即光致發(fā)光目前最重要的應(yīng)用形式之一。量子點(diǎn)本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也直接影響產(chǎn)品應(yīng)用的穩(wěn)定性。

2、隨著應(yīng)用場(chǎng)景工況條件越來(lái)越苛刻，對(duì)量子點(diǎn)在涂層中耐熱穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。由于晶格失配，表面缺陷等原因?qū)е铝孔狱c(diǎn)在涂層中的耐熱穩(wěn)定性還需進(jìn)一步提高。研發(fā)人員嘗試多層包覆的方式進(jìn)行改善，但操作復(fù)雜，而且為避免材料內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也極為復(fù)雜。

3、cn107350483a公開(kāi)了一種梯度合金量子點(diǎn)及其制備方法。將單質(zhì)硒、鎘源、鋅源和不含磷有機(jī)溶劑混合后升溫至第一溫度進(jìn)行保溫，得到量子點(diǎn)前驅(qū)體后，將量子點(diǎn)前驅(qū)體升溫至第二溫度進(jìn)行保溫，得到梯度合金量子點(diǎn)。將鋅源、鎘源和單質(zhì)硒與不含磷有機(jī)溶液混合，利用鋅源、鎘源與單質(zhì)硒的不同的反應(yīng)速率，采用梯度升溫的方式，進(jìn)行分步升溫和分階段保溫，制備得到梯度合金量子點(diǎn)，相對(duì)于組分固定的量子點(diǎn)(如cdse，znse)具有更高的穩(wěn)定性和高的量子產(chǎn)率。但是升溫過(guò)程復(fù)雜，制備得到的量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性也需要進(jìn)一步提高。

4、cn107573923a公開(kāi)了一種核殼合金量子點(diǎn)及其制備方法，將成核陽(yáng)離子源、成核陰離子源和烴類(lèi)有機(jī)溶劑混合，在220～280℃成核溫度下保溫，得到量子點(diǎn)核體；將得到的量子點(diǎn)核體在300～318℃的成殼溫度與成殼陽(yáng)離子源、成殼陰離子源和烴類(lèi)有機(jī)溶劑混合，得到核殼合金量子點(diǎn)。成核過(guò)程對(duì)溫度的控制較為嚴(yán)格，制備過(guò)程較為復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

5、因此，如何產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)一種可使用于涂層，具有高耐熱性能的量子點(diǎn)，是本領(lǐng)域重要的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在涂層中具有高耐熱性能的量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明目的之一在于提供一種量子點(diǎn)，所述量子點(diǎn)為核殼結(jié)構(gòu)，所述核殼結(jié)構(gòu)包括從內(nèi)到外依次設(shè)置的核、過(guò)渡層和包覆層；

4、所述核包括cdznses，所述過(guò)渡層包括znses，所述包覆層包括zns。

5、本發(fā)明中cd為鎘、zn為鋅、se為硒，s為硫。

6、本發(fā)明制備得到的量子點(diǎn)核賦予材料所需的波長(zhǎng)參數(shù)，過(guò)渡層優(yōu)化核殼的晶格匹配，獲得更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，包覆層進(jìn)一步提高量子點(diǎn)穩(wěn)定性。

7、本發(fā)明目的之二在于提供如目的之一所述的量子點(diǎn)的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

8、(1)將鎘源、鋅源和溶劑進(jìn)行第一混合后加熱，再加入硒源和第一硫源進(jìn)行第二混合，得到反應(yīng)液；

9、(2)將步驟(1)所述反應(yīng)液和硫醇進(jìn)行第三混合后，加入第二硫源進(jìn)行第四混合，得到所述量子點(diǎn)。

10、本發(fā)明對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)的包覆，步驟(1)硒源和第一硫源同時(shí)加入，完成成核后得到cdznses核心，步驟(2)加入硫醇，將硫醇吸附在步驟(1)反應(yīng)液中量子點(diǎn)cdznses納米晶體的表面，減少了cdznses量子點(diǎn)納米晶體的表面缺陷，同時(shí)調(diào)控了后續(xù)第二硫源繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程，使得第二硫源通過(guò)擴(kuò)散，在量子點(diǎn)納米晶體表面形成過(guò)渡層znses，通過(guò)第二硫源的加入，繼續(xù)在過(guò)渡層znses上形成包覆層zns，進(jìn)一步減小了量子點(diǎn)納米晶體及其表面的缺陷，最終獲得穩(wěn)定的具有高耐熱性能的量子點(diǎn)。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述鎘源包括油酸鎘、氧化鎘、醋酸鎘、醋酸鎘二水合物或氯化鎘中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：油酸鎘和氧化鎘的組合、氧化鎘和醋酸鎘的組合、醋酸鎘和醋酸鎘二水合物的組合、醋酸鎘二水合物和氯化鎘的組合或氧化鎘和氯化鎘的組合等。

12、優(yōu)選地，步驟(1)所述鋅源包括油酸鋅、無(wú)水醋酸鋅、醋酸鋅二水合物、氧化鋅、硬脂酸鋅或氯化鋅中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：油酸鋅和無(wú)水醋酸鋅的組合、無(wú)水醋酸鋅和醋酸鋅二水合物的組合、醋酸鋅二水合物和氧化鋅的組合、氧化鋅和硬脂酸鋅的組合或硬脂酸鋅和氯化鋅的組合等。

13、優(yōu)選地，步驟(1)所述溶劑包括1-十八烯。

14、優(yōu)選地，步驟(1)所述硒源包括三丁基膦硒。

15、優(yōu)選地，步驟(1)所述第一硫源包括三丁基膦硫、三己基膦硫或三辛基膦硫中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：三丁基膦硫和三己基膦硫的組合、三己基膦硫和三辛基膦硫的組合或三丁基膦硫和三辛基膦硫的組合等。

16、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述鎘源和鋅源的摩爾比為1:(5～30)，其中所述摩爾比可以是1:5、1:7、1:8、1:10、1:12、1:14、1:16、1:18、1:20、1:20、1:24、1:26、1:28或1:30等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為1:(15～25)。

17、優(yōu)選地，步驟(1)所述鎘源和第一硫源的摩爾比為1:(3.5～15)，其中所述摩爾比可以是1:3.5、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、:14、1:14.5或1:15等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

18、優(yōu)選地，步驟(1)所述硒源和第一硫源的摩爾比為1:(1～5)，其中所述摩爾比可以是1:1、1:2、1:3、1:4或1:5等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

19、優(yōu)選地，步驟(1)所述鎘源和溶劑的添加量為1mmol:(80～150ml)，其中所述添加量可以是1mmol:80ml、1mmol:90ml、1mmol:100ml、1mmol:110ml、1mmol:120ml、1mmol:130ml、1mmol:140ml或1mmol:150ml等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述第一混合的時(shí)間為25～35min，其中所述時(shí)間可以是25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min或35min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

21、優(yōu)選地，步驟(1)所述加熱的溫度為280～320℃，其中所述溫度可以是280℃、285℃、290℃、295℃、300℃、305℃、310℃、315℃或320℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

22、本發(fā)明第一混合在常溫下進(jìn)行，本發(fā)明中加熱的時(shí)間為：將第一混合后的溶液加熱到指定溫度。

23、優(yōu)選地，步驟(1)所述第二混合的時(shí)間為25～35min，其中所述時(shí)間可以是25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min或35min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

24、優(yōu)選地，步驟(1)所述第二混合的溫度為260～310℃，其中所述溫度可以是260℃、270℃、280℃、290℃、300℃或310℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為280～300℃。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述硫醇包括碳鏈≥6的烷基硫醇，優(yōu)選為環(huán)己硫醇、1-辛硫醇、1-十二硫醇、1-十四硫醇或1-十八硫醇中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：環(huán)己硫醇和1-辛硫醇的組合、1-辛硫醇和1-十二硫醇的組合、1-十二硫醇和1-十四硫醇的組合或1-十四硫醇和1-十八硫醇的組合等。

26、優(yōu)選地，步驟(2)所述第二硫源包括三丁基膦硫、三己基膦硫或三辛基膦硫中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：三丁基膦硫和三己基膦硫的組合、三己基膦硫和三辛基膦硫的組合或三丁基膦硫和三辛基膦硫的組合等。

27、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，以步驟(1)所述溶劑的體積為100％計(jì)，步驟(2)所述硫醇的體積分?jǐn)?shù)為1～10％，其中所述體積分?jǐn)?shù)可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為3～7％。

28、優(yōu)選地，步驟(1)所述鎘源和步驟(2)所述第二硫源的摩爾比為1:(0.5～3)，其中所述摩爾比可以是1:0.5、1:1、1:2或1:3等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

29、本發(fā)明中步驟(1)所述鎘源和步驟(2)所述第二硫源的摩爾比過(guò)高，降低了產(chǎn)物量子效率，但是同時(shí)增加了成本，步驟(1)所述鎘源和步驟(2)所述第二硫源的摩爾比過(guò)低，不足以形成充分的zns層進(jìn)行包覆。

30、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述第三混合的時(shí)間為25～50min，其中所述時(shí)間可以是25min、30min、35min、40min、45min或50min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

31、優(yōu)選地，步驟(2)所述第三混合的溫度為260～310℃，其中所述溫度可以是260℃、270℃、280℃、290℃、300℃或310℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為280～300℃。

32、優(yōu)選地，步驟(2)所述第四混合的時(shí)間為30～70min，其中所述時(shí)間可以是30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min或70min等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

33、優(yōu)選地，步驟(2)所述第四混合的溫度為260～310℃，其中所述溫度可以是260℃、270℃、280℃、290℃、300℃或310℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為280～300℃。

34、優(yōu)選地，步驟(2)所述第四混合后對(duì)產(chǎn)物依次進(jìn)行溶解、沉淀和提純，得到所述量子點(diǎn)。

35、優(yōu)選地，所述溶解的溶劑包括正己烷、甲苯或氯仿的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：正己烷和甲苯的組合、甲苯和氯仿的組合或正己烷和氯仿的組合等。

36、本發(fā)明目的之三在于提供一種涂層，所述涂層由如目的之一所述的量子點(diǎn)制備得到。

37、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述涂層包括量子點(diǎn)、丙烯酸單體、引發(fā)劑和添加劑。

38、優(yōu)選地，所述量子點(diǎn)、丙烯酸單體、引發(fā)劑和添加劑的質(zhì)量比為(1.0～2.5):(93.5～97.5):(0.5～1.5):(0.5～2.5)，其中所述質(zhì)量比可以是1.0:9:97:1.5:0.5、1.5:96.5:0.5:1.5、2:95:1:2或2.5:93.5:1.5:2.5等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

39、本發(fā)明中當(dāng)量子點(diǎn)、丙烯酸單體、引發(fā)劑和添加劑的質(zhì)量比超出(1.0～2.5):(93.5～97.5):(0.5～1.5):(0.5～2.5)范圍外時(shí)，無(wú)法達(dá)到光學(xué)性能、增加成本和無(wú)法達(dá)到涂層固化工藝的效果。

40、優(yōu)選地，所述丙烯酸單體包括單官能度丙烯酸酯單體和/或多官能度丙烯酸單體。

41、優(yōu)選地，所述單官能度丙烯酸酯單體包括丙烯酸異冰片酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸癸酯或甲基丙烯酸羥乙酯中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：丙烯酸異冰片酯和丙烯酸月桂酯的組合、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸異丁酯的組合、甲基丙烯酸異丁酯和甲基丙烯酸己酯的組合、甲基丙烯酸己酯和甲基丙烯酸異辛酯的組合、甲基丙烯酸異辛酯和甲基丙烯酸異癸酯的組合、甲基丙烯酸異癸酯和甲基丙烯酸癸酯的組合或甲基丙烯酸癸酯和甲基丙烯酸羥乙酯的組合等。

42、優(yōu)選地，所述多官能度丙烯酸單體包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯或三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：二甲基丙烯酸乙二醇酯和二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯的組合、二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯和三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯的組合或二甲基丙烯酸乙二醇酯和三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯的組合等。

43、優(yōu)選地，所述引發(fā)劑包括(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羥基-環(huán)己基苯甲酮2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6(三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦或α-羥烷基苯酮中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和2,2-二乙氧基苯乙酮的組合、2,2-二乙氧基苯乙酮和1-羥基-環(huán)己基苯甲酮2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮的組合、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?苯基氧化膦的組合或雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?苯基氧化膦和α-羥烷基苯酮的組合等。

44、優(yōu)選地，所述添加劑包括光擴(kuò)散劑。

45、優(yōu)選地，所述光擴(kuò)散劑包括二氧化鈦和/或二氧化硅。

46、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒(méi)有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

47、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

48、(1)本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的限制擴(kuò)散包覆的方式，優(yōu)化了量子點(diǎn)的包覆效果，提高了量子點(diǎn)材料在涂層中的耐熱性能。本發(fā)明制備得到的量子點(diǎn)具有高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，量子效率可以高達(dá)92％以上，在涂層中具有高耐熱性的優(yōu)點(diǎn)；

49、(2)本發(fā)明量子點(diǎn)的制備方法簡(jiǎn)單，可大規(guī)?；a(chǎn)。