量子点的合成目前主要由三种方法：物理方法、生物方法以及化学方法。物理方法包括超声法、气相沉积以及研磨；生物方法，利用微生物等合成量子点的方法；化学方法包括气相沉积法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学沉积法、溶胶法。上述三种类型的方法中最为简单、成熟、低成本的方法是化学合成法，尤其以溶胶法应用最为广泛。溶胶法可以在水相中进行也可以在有机相中进行，现有的技术中有机相中合成的量子点性能优于水相合成的量子点。水相中合成一般以水溶性盐类作为前驱体，加入一定量的配体稳定剂（如巯基醇、巯基酸、巯基胺和巯基氨基酸等），通过加热回流制备量子点。以巯基乙酸、巯基丙酸及胺类、醇类的巯基化合物作为配体，可以合成出CdSe、CdTe、CdS、PbS、ZnS、ZnTe等不同种类量子点。此外，通过在高频电磁辐射和高温下，使具有较高偶极矩的物质相互反应来分解化学物质的微波辅助法和超声辅助法，可进一步优化水相合成方法。但是，水相法合成的量子点荧光效率较低，粒径的半峰宽较大，光谱拖尾。此外，简单巯基化合物配体稳定性差，易从量子点表面脱落，导至量子点团聚。当然，如果能够找到提高水相量子点品质的可靠方法，以水为溶剂的绿色合成方法仍然是一个非常有前景的路线。有机相合成主要是通过筛选高沸点的有机溶剂和前驱体，能够得到结晶质量和发光效率较好的量子点。以TOP/TOPO（三辛基膦//三辛基氧膦）封端的CdSe量子点为例：将50gTOPO干燥并在反应瓶中脱气，在真空中加热至200℃保持20min，期间用氩气定期换气，然后再氩气下稳定在反应温度为300℃。溶液A（Cd源）通过在手套箱中将1.0mL（1.355mmol）二甲基镉（目前多用CdO代替）加入25.0mL的TOP来制备。TOPSe是通过将单质Se溶解在足量的TOP中获得1.0 mol/L的TOPSe溶液，保存在手套箱中。反应前将10.0 mL储备的该TOPSe溶液（10.00 mmol）加入到15.0 mL的TOP中来制备溶液B（Se源）。将溶液A和溶液B混合，并在手套箱中装入50 mL注射器中。将注射器从手套箱中快速取出，停止加热TOPO，然后将注射器中的试剂混合物快速注射到剧烈搅拌的反应烧瓶中，试剂混合物的快速注入产生深黄色/橙色溶液，其吸收特征为440-460nm。这也伴随着温度突然降低到180℃，之后恢复加热并将温度提升至230-260℃。以规则的间隔（5-10 min）抽取反应溶液，并通过吸收光谱监测量子点的生长。通过吸收光谱估算尺寸分布的变化并调节生长温度，当观察到需要的吸收特征后，一部分溶液转移到并储存在小瓶中。以这种方式，分离后可以得到直径为1.2-11.5nm的一系列尺寸量子点。 根据组成量子点的元素种类，将量子点分为II-VI族量子点和III-V族半导体量子点。其中II-VI族量子点包括二元金属硫属化物量子点、三元和多元金属硫族化物量子点。 量子点的合成需要以下几个理化步骤来控制品质，其中包括：成核和生长、晶核表征、配体络合、表面态、量子点的纯化。 图 1. “绿色化学”法制备量子点的合成及修饰过程量子点的尺寸分布很大程度上取决于在成核过程中核的均一性，是胶体量子点形成的基础。然而，核初始的形成过程和随后生长过程的机理解释是一个非常具有挑战性的任务。量子点的生长通常用LaMer模型的热力学原理来解释。模型背后的基本思想是金属和硫族元素前驱体反应形成单体，这些单体凝结成较大的核，然后核通过单体“加成”成长量子点，即一般来说，反应可分为三个阶段：第一阶段，溶质/单体浓度的改变或过饱和的建立是通过加入前驱体或改变反应参数实现的；第二阶段，当单体过饱和达到开始成核的临界浓度c，成核过程继续进行，直到单体浓度低于成核临界浓度（该阶段反应终止）；第三阶段，在随后的生长阶段，理想情况下单体的消耗和产生保持平衡，并维持一定的单体过饱和度。如果不是这种情况，则溶液生长坑伴随奥斯特瓦尔德熟化过程，这种现象是由整个体系中小粒子的溶解度较大引起的，并会导至宽的尺寸分布。对于量子点合成过程中成核和生长阶段的原位表征研究可以了解反应动力学，获得不同反应时间的晶体结构和特性。然而，由于涉及的量子点化学合成过程的可观察性和苛刻条件（如高温、惰性气氛、快速动力学等要求），合适的原位方法并不多。反应动力学和结构特性还可以用原位X射线衍射实时评估。小角X射线散射（SAXS）可以在成核阶段前期研究前驱体或单体的有序“组织结构”，并且在成核后的阶段研究平均粒径及量子点的自组装。广角X射线散射（WAXS）可以实现原子的几部环境探测，如配位环境和氧化态等。该技术的另一个特点是可以研究非晶态的样品，如经部分氧化形成的量子点无定形表面层。XAFS光谱可以分为两个区域：一个是在主吸收边上50~1000 eV [X射线近边吸收谱（XANES）]，另一个在主吸收边之上50~1000 eV [X射线外延吸收精细结构谱（EXAFS）]。这些高能同步辐射技术可以获得足够强的信号，来开展动力学研究和结构解析。通常来讲，配体在量子点合成中具有以下几个关键作用：①在络合步骤中，它们将起始化学原料转化为分子前驱体，并进一步演变为“单体”；②防止溶液中形成的单体和核的不受控聚集，但允许在高温下的量子点生长；④反应完成后，提供足够的空间或静电排斥力来稳定量子点；显然，很难找到同时满足所有要求的单个分子，因此在大多数合成路线中往往同时使用两种或多种配体。稳定配体通常是表面活性剂类的分子。应该注意到，在合成中反应物和反应介质（前驱体、稳定配体、添加剂、溶剂）的化学转化和量子点表面状态的变化对于优化和开发合成方法至关重要。核磁共振（NMR）和傅里叶变化红外（FTIR）光谱技术是研究量子点合成中有机化合物转化的有效方法，这些技术对于获得量子点表面状态的信息也非常有用。有机配体壳可以控制量子点的物理化学性质（如给定溶剂中的胶体稳定性、反应活性）并通过表面电子态的钝化影响其光电性质。 5、量子点纯化 如前所述，配体具有多种作用，包括前驱体的溶解及量子点尺寸、形状和分散性的控制。然而，过量的配体通常会不可预测地影响量子点的表面化学组成、光学和电学性质、功能性和可加工性。因此，纯化步骤对于胶体量子点的合成来说就显得非常重要，这一点也是通常容易被忽略的。常用的纯化方法是离心分离技术。通常，将过量的极性溶剂（如甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等）加入分散在非极性溶剂中的胶体量子点中，将其沉淀出来。离心后，量子点在管的底部，而游离配体则保留在溶液中。该方法的效率主要取决于游离配体（或其他杂质）在溶剂中的溶解度。量子点的纯化过程中，我们必须考虑纯化方法对表面状态和光学性质的影响。其他可选的纯化技术还包括色谱和电泳等。色谱或电泳分离的挑战是找到与非极性溶剂中的量子点相容的合适的固定相。 | 
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