深紫外纳米材料其制备方法及包含该纳米材料的光学部件与流程

本发明属于材料领域，具体涉及一种具有特定光学特性的纳米材料及其制备方法，更具体而言，涉及一种具有深紫外光学特征的量子点材料，以及一种光谱连续可调的量子点材料及其制备方法。

背景技术：

1、作为新一代的半导体纳米材料，量子点具有激发谱宽、荧光半高宽窄、光化学稳定性高等性质，在生物医学、半导体光电器件、分析化学、太阳能电池等方面具有广泛的应用价值。

2、硫化锌(zns)是一种宽带隙半导体材料，硫化锌(zns)室温下禁带宽度为3.6ev(立方闪锌矿)和3.7ev(六方纤锌矿)，通过量子尺寸效应，可以将其带隙调控到深紫外范围。而且，zns是ii-vi半导体，跟其他ii-vi材料一样，其纳米颗粒的合成及调控相对较容易。此外，zns不含重金属，环保。因此，zns量子点是非常理想的宽带隙材料。

3、硫化锌的优异性能越来越受到材料学家的重视，人们一直在探索从微观上稳定微粒并控制粒子的尺寸的好的合成方法。随着研究工作的不断深入，希望找到既具有均匀尺度、形状，又具有优良的光、电等性能的低维硫化锌材料。

4、然而，现有的硫化锌(zns)量子点的制备技术很难达到理想状态，其中的一个原因在于，大部分方法为水相制备，所得量子点的尺寸和形貌很难控制，通常得到的是几十、上百纳米的颗粒，因此，这样的颗粒在溶剂中的再分散性极差，从而严重限制了其应用；另外一个原因在于，即使是在油溶性量子点制备的方法中，也存在尺寸控制不佳的问题，例如很难获得吸收波长小于260nm，并且吸收波长连续可调的硫化锌量子点。

5、引用文献1披露了一种油溶性硫化锌量子点及其制备方法，其提供的油溶性硫化锌量子点，粒径可以小于2nm，吸收峰范围为250～280nm，但实施例表明该方法合成的量子点吸收峰集中于260～280nm。

6、引用文献2中公开了一种用油胺合成硫化锌量子点的方法，其是先将二水硝酸锌在搅拌下加入油胺溶剂中，待锌盐完全溶解后加入硫粉，并在120～240℃下进行反应，反应结束后用乙醇进行清洗和分离，最后分散在有机溶剂中，最终得到的量子点材料尺寸在2～4nm之间。

7、引用文献：

8、引用文献1：cn108485648a

9、引用文献2：cn102030360a

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、如上所述，引用文献1中得到的量子点材料的最低吸收峰不能达到250nm以下，因此，深紫外吸收应用方面受到限制；而引用文献2，分析其附图3，可以看出其不能在300nm以下的波长范围内产生尖锐的、可观测吸收峰，并且在也没有产生波长在250nm以下的光的吸收峰。

3、因此，鉴于本领域目前在zns型量子点材料的合成中存在的一些问题，本发明主要提供了一种光吸收特性可连续调节的zns量子点材料及其制备方法，该方法中，已经发现，可以通过脂肪族伯胺的注入温度的调整从而得到光吸收峰位置在宽范围内可连续调节的量子点材料，尤其的，依据本发明的制备方法可以到尖锐吸收峰位置低至230nm的、具有更深紫外光学特定的量子点材料。

4、用于解决问题的方案

5、通过发明人长期的研究，发现通过如下技术方案的实施能够解决上述的技术问题：

6、[1].本发明首先提供了一种zns量子点材料的制备方法，其中，所述方法包括：

7、量子点溶液的制备步骤，所述溶液包括有机溶剂以及溶解在所述有机溶液中的zns量子点颗粒，并且，所述zns量子点颗粒表面具有第一配体化合物；

8、第二配体化合物的注入的步骤，调整所述量子点溶液的温度至t，并将包括脂肪族伯胺的第二配体化合物注入所述量子点溶液中；

9、分离的步骤，以得到产物量子点颗粒，

10、其中，第二配体化合物注入的步骤中，所述温度t为45～210℃，并且，通过调整温度t以使得产物量子点颗粒的光吸收峰波长在230～300nm范围进行调节。

11、[2].对于[1]所述的方法，其中，所述量子点溶液的制备步骤包括：

12、i)锌前驱体溶液形成的步骤，将锌源、第一配体化合物以及有机溶剂在t1温度下形成所述锌前驱体溶液；

13、ii)硫源加入的步骤，将所述硫源加入到所述锌前驱体溶液并加热至t2温度以形成所述量子点溶液，

14、所述t1为150～250℃，所述t2为80℃以上。

15、[3].根据[1]或[2]所述的方法，其中，所述量子点溶液的制备步骤中，所述第一配体化合物包括脂肪族羧酸类化合物中的一种或多种。

16、[4].根据[1]～[3]任一项所述的方法，其中，所述有机溶剂包括非极性有机溶剂。

17、[5].根据[1]～[4]任一项所述的方法，其中，所述第二配体化合物包括碳原子数为4～20的脂肪族伯胺中的一种或多种。

18、[6].根据[1]～[5]任一项所述的方法，其中，所述第二配体化合物的注入的步骤中，在所述注入后，所述第二配体化合物在溶液体系中的浓度为0.1mol/l以下。

19、[7].根据[1]～[6]任一项所述的方法，其中，所述分离的步骤之前，还包括将注入了所述第二配体化合物的量子点溶液降至室温的步骤。

20、[8].本发明进一步提供了一种量子点材料，其为一种zns量子点材料，并且，所述zns量子点材料具有低于波长为250nm位置的光的吸收峰。

21、[9].根据[8]所述的量子点材料，其中，所述低于波长为250nm位置的光的吸收峰的半峰宽为30nm以下。

22、[10].此外，本发明也提供了一种光学部件，其中，所述光学部件使用了根据以上[1]～[7]任一项所述方法制备的zns量子点材料，或者使用了根据以上[8]或[9]所述的量子点材料。

23、[11].根据[10]所述的光学部件，其中，所述的光学部件为所述的光学部件为滤光薄膜部件、滤光片部件、光谱传感器部件或光谱仪部件。

24、发明的效果

25、通过上述技术方案的实施，本发明能够获得如下的技术效果：

26、1)本发明首先提供了一种新的zns量子点材料的制备方法，通过该方法，尤其是通过注入第二配体化合物时温度条件的调整，可以对最终得到的量子点的光吸收峰位置进行连续的可控调节，即，该吸收峰位置具体可以在波长为230～300nm的范围进行调节；

27、2)本发明的zns量子点材料首次实现了可以具有低于波长为250nm的光的、尺寸分布均匀的吸收峰，并且优选地，该吸收峰的半峰宽可以为30nm以下；

28、3)本发明的量子点材料制备方法简单，对环境要求不高，并且可以大量制备；

29、4)本发明的量子点材料由于其光吸收特性，因此拓展了在深紫外光范围方面的应用。

技术特征：

1.一种zns量子点材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.对于权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子点溶液的制备步骤包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述量子点溶液的制备步骤中，所述第一配体化合物包括脂肪族羧酸类化合物中的一种或多种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括非极性有机溶剂。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述第二配体化合物包括碳原子数为4～20的脂肪族伯胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述第二配体化合物的注入的步骤中，在所述注入后，所述第二配体化合物在溶液体系中的浓度为0.1mol/l以下。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述分离的步骤之前，还包括将注入了所述第二配体化合物的量子点溶液降至室温的步骤。

8.一种量子点材料，其特征在于，其为一种zns量子点材料，并且，所述zns量子点材料具有低于波长为250nm位置的光的吸收峰。

9.根据权利要求8所述的量子点材料，其特征在于，所述低于波长为250nm位置的光的吸收峰的半峰宽为30nm以下。

10.一种光学部件，其特征在于，所述光学部件使用了根据权利要求1～7任一项所述方法制备的zns量子点材料，或者使用了根据权利要求8或9所述的量子点材料。

11.根据权利要求10所述的光学部件，其特征在于，所述的光学部件为滤光薄膜部件、滤光片部件、光谱传感器部件或光谱仪部件。

技术总结
本发明涉及一种ZnS量子点材料的制备方法和量子点材料，所述方法包括：量子点溶液的制备步骤，所述溶液包括有机溶剂以及溶解在所述有机溶液中的ZnS量子点颗粒，并且，所述ZnS量子点颗粒表面具有第一配体化合物；第二配体化合物的注入的步骤，调整所述量子点溶液的温度至T，并将包括脂肪族伯胺的第二配体化合物注入所述量子点溶液中；分离的步骤，以得到产物量子点颗粒；其中，第二配体化合物注入的步骤中，所述温度T为45～210℃，并且，通过调整温度T以使得产物量子点颗粒的吸光波长在230～300nm范围进行调节。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：芯视界（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16