一种量子点配体交换方法与流程

本发明涉及量子点领域，尤其涉及一种量子点配体交换方法。

背景技术：

量子点纳米晶是一种重要的纳米材料，涉及量子点纳米的应用面比较广，例如：发光二极管、电池、生物、显示、照明等诸多领域。

量子点应用到发光和电池器件上时基本都会利用到量子点的表面处理技术，例如配体交换。常规的配体交换都是利用一种短链配体把油溶性量子点表面的另外一种配体交换掉，制得水溶性量子点；而在利用链长较短的含有羧基或巯基的配体对油溶性量子点表面的配体进行交换的过程中，通常会得到表面配体交换不完全的量子点，使得量子点表面存在相应的缺陷。

因此，现有技术还有待于改进。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点配体交换方法，旨在解决现有量子点在进行配体交换时配体交换不完全，导致量子点表面存在缺陷的问题。

本发明的技术方案如下：

将巯基羧酸和有机胺混合，生成络合分子；

将所述络合分子与量子点混合，使所述络合分子与量子点表面的配体进行交换反应，得到表面结合有所述络合分子的量子点；

将所述表面结合有络合分子的量子点与极性溶剂混合，得到表面结合有巯基羧酸的量子点。

有益效果：本发明提供了一种量子点配体交换方法，通过将巯基羧酸和有机胺混合生成的络合分子与量子点混合，使所述络合分子与量子点表面的配体进行交换反应，得到表面结合有络合分子的量子点；将所述表面结合有络合分子的量子点与极性溶剂混合并进行热处理，得到表面结合有巯基羧酸的量子点。本发明可实现量子点表面配体的完全交换，从而降低量子点表面的缺陷。

附图说明

图1为本发明一种量子点配体交换方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种量子点配体交换方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种量子点配体交换方法较佳实施例的流程图，其中，如图所示，包括步骤：

s100、将巯基羧酸和有机胺混合，生成络合分子；

s200、将所述络合分子与量子点混合，使所述络合分子与量子点表面的配体进行交换反应，得到表面结合有所述络合分子的量子点；

s300、将所述表面结合有络合分子的量子点与极性溶剂混合，得到表面结合有巯基羧酸的量子点。

本实施例提供的量子点配体交换方法可实现量子点表面配体的完全交换，从而降低量子点表面的缺陷。实现上述效果的机理具体如下：

将巯基羧酸和有机胺混合的过程中，所述巯基羧酸上的羧基官能团（-cooh）在预定温度条件下易脱去h⁺形成-coo^-，而有机胺上的氨基官能团（-nh2）在预定温度条件下易得到h⁺形成-nh3⁺，所述-coo^-与-nh3⁺会通过静电相互作用吸附在一起形成络合分子，所述络合分子的链长较长且具有较强的非极性，将所述络合分子与量子点混合后可充分发生配体交换反应，得到表面结合有络合分子的量子点；进一步地，对所述表面结合有络合分子的量子点与极性溶剂进行混合，可使得量子点表面结合的络合分子中的羧酸根离子和铵根离子分离开，得到表面结合有巯基羧酸的量子点。本实施例提供的量子点配体交换方法可有效改善量子点配体交换的质量，并降低量子点配体交换后的表面缺陷。

在一种优选的实施方式中，所述巯基羧酸为含有一个巯基一个羧基的直链有机分子，其化学结构通式为hs-(ch2)n-cooh，其中，n为大于等于1且小于等于11的整数。作为举例，所述巯基羧酸可选自巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基戊酸、巯基己酸、巯基庚酸、巯基辛酸、巯基壬酸、巯基癸酸和巯基十一酸中的一种或多种。

优选的，所述有机胺为只含有一个氨基官能团的直链有机分子，其化学结构通式为ch3-(ch2)m-nh2，其中m为大于等于7且小于等于17的整数。作为举例，所述有机胺可选自油胺、辛胺、十八胺、十四胺、十二胺和十六胺中的一种或多种，但不限于此。

在一种优选的实施方式中，将巯基羧酸和有机胺在第一温度为30-100℃的条件下混合，使巯基羧酸中的羧酸根离子与有机胺中的铵根离子结合，生成络合分子。本实施例中，所述巯基羧酸为水溶性分子，所述有机胺为油溶性分子，由所述巯基羧酸和有机胺反应生成的络合分子为非极性分子且具有巯基官能团，这使得所述络合分子便可与量子点表面的配体充分进行交换反应。

在一种优选的实施方式中，按照巯基羧酸与有机胺的摩尔量比为1:1-2，将巯基羧酸和有机胺混合。在一种优选的实施方式中，在30-100℃的加热条件下使巯基羧酸中的羧酸根离子与有机胺中的铵根离子结合，生成络合分子。

在一种优选的实施方式中，按所述络合分子的摩尔量与油溶性量子点的质量比为1-10mmol：100mg，将所述络合分子与量子点混合。在一种优选的实施方式中，将所述络合分子与量子点在60-200℃的温度条件下混合，使所述络合分子与量子点表面的配体进行交换反应，得到表面结合有所述络合分子的量子点。

本实施例中，由于络合分子为非极性分子，在加热条件下可使得量子点可充分分散在所述络合分子中，从而充分进行配体交换反应，得到表面结合有络合分子的量子点溶液。

优选的，所述量子点选自二元相量子点、三元相量子点和四元相量子点中的一种或多种，但不限于此。作为举例，所述二元相量子点包括cds、cdse、cdte、inp、ags、pbs、pbse、hgs等，但不限于此；所述三元相量子点包括zncds、cuins、zncdse、znses、zncdte、pbses等，但不限于此；所述四元相量子点包括zncds/znse、cuins/zns、zncdse/zns、cuinses、zncdte/zns、pbses/zns等，但不限于此。更优选的，所述量子点表面的配体选自油酸、油胺、辛胺、三辛基磷、三辛基氧磷、十八烷基磷酸和十四烷基磷中的一种或多种，但不限于此。

在一种优选的实施方式中，将所述表面结合有络合分子的量子点与极性溶剂在第三温度为30-100℃条件下混合，使量子点表面结合的络合分子中的羧酸根离子和铵根离子分离开，得到表面结合有巯基羧酸的量子点。

本实施例中，通过对结合有络合分子的量子点溶液进行搅拌加热处理，可使得量子点表面结合的络合分子中的羧酸根离子和铵根离子分离开，得到表面结合有巯基羧酸的量子点，在搅拌过程中，所述结合有巯基羧酸的水溶性量子点可分散到极性溶剂中，通过添加萃取剂进行离心分离后即可得到提纯的表面结合有巯基羧酸的量子点。

优选的，所述极性溶剂选自甲醇、乙醇和去离子水中的一种或多种，但不限于此。优选的，为保证使得量子点表面结合的络合分子中的羧酸根离子和铵根离子充分分离开，对结合有络合分子的量子点溶液进行搅拌加热处理的时间为30-120min。

下面通过具体实施例对本发明一种量子点配体交换方法做进一步的解释说明：

实施例1

1）、络合分子的制备：取10mmol的巯基乙酸和10mmol的辛胺在40℃下搅拌一段时间使其充分发生反应得到络合分子，其中络合分子为含有一个巯基官能团的络合分子。

2）、量子点的配体交换：取100mg的cdse/zns量子点分散到10ml的甲苯试剂中，然后将步骤1）中的络合分子全部添加到量子点溶液中并在100℃条件下进行搅拌，使cdse/zns量子点与络合分子充分进行配体交换反应。

3）、水相量子点的制备：向2）中交换后的量子点溶液中添加5ml的去离子水，然后对量子点混合液进行60℃加热搅拌60min使量子点全部分散在水中后停止搅拌，制备得到水溶性量子点溶液。

综上所述，本发明提供了一种量子点配体交换方法，通过将巯基羧酸和有机胺混合生成的络合分子与量子点混合，使所述络合分子与量子点表面的配体进行交换反应，得到表面结合有络合分子的量子点溶液；将所述表面结合有络合分子的量子点溶液与极性溶剂混合并进行热处理，得到表面结合有巯基羧酸的量子点。本发明可实现量子点表面配体的完全交换，从而降低量子点表面的缺陷。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。