[發(fā)明專利]量子點(diǎn)自組裝超級(jí)納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710053056.3
• 申請(qǐng)日: 2007-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN101157851A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余穎;馬麗麗;彭夢(mèng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/08
• 分類號(hào): C09K11/08;C01G3/12;C01G3/02;C01G9/02;C01G23/053;C01G33/00;C01G55/00;C01G53/04;C01G19/02;C01G41/02;C01G29/00;H01L31/18;H01L21/00;B82B3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 張安國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子點(diǎn)自組裝超級(jí)納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法。超級(jí)納米結(jié)構(gòu)材料在傳感器、納米電子器件、超高磁性記錄多媒體、鋰電池和基于納米結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池、以及新型催化劑、殺菌劑、殺藻劑等方面具有應(yīng)用前景。

背景技術(shù)

最近，通過(guò)自組裝的方法來(lái)形成超級(jí)納米結(jié)構(gòu)引起了極大的關(guān)注，這是因?yàn)樗苽涞玫降某?jí)納米結(jié)構(gòu)材料在催化、藥物、電子、陶瓷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用(Chem.Commun.2004，2182)。大量的實(shí)驗(yàn)方法如分子交聯(lián)法(Adv.Mater.1995，7，795)、DNA模板法(Nature?1996，382，607)、化學(xué)與微制備法(Adv.Mater.2001，13，427)、自組裝超晶格法(Adv.Mater.1998，10，13)等被發(fā)展來(lái)制備高度有序、具有空間圖形的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，使用具有自組裝特征的仿生形貌戰(zhàn)略也被用于模板法制備無(wú)機(jī)超級(jí)納米結(jié)構(gòu)(Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，6004)。雖然這些方法可以制備各種形貌、具有一定空間圖形的納米結(jié)構(gòu)，但由于制備過(guò)程復(fù)雜、工藝要求高等原因很難實(shí)現(xiàn)大量的制備以滿足將來(lái)市場(chǎng)需求。

用醇類作溶劑來(lái)合成各種金屬或金屬氧化物納米材料是一種廣泛使用的方法(Angew.Chem.Int.Ed.2001，40，359)，利用該方法TiO₂、CoO、ZnO、Cu₂O、Fe₂O₃、Nb₂O₃、Ta₂O₃、Al₂O₃等很多無(wú)機(jī)納米材料都能制備出來(lái)。該方法中，醇溶劑不僅能起到水解的作用，有些溶劑還能還原處于不穩(wěn)定價(jià)態(tài)的化合物，甚至將其還原到金屬單質(zhì)。該方法主要的優(yōu)點(diǎn)是能通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件來(lái)控制沉淀出來(lái)顆粒的的形狀、尺寸以及顆粒大小的均勻性(J.Mater.Chem.1996，6，1047；Science，2000，287，1989)，可制得單分散或自組裝的納米結(jié)構(gòu)(J.Solid?State?Chem.2005，178，1489)，同時(shí)制備過(guò)程簡(jiǎn)單、易行，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用有機(jī)金屬化合物與“軟”模板--表面活性劑分子間相互作用來(lái)控制前驅(qū)物的排列方式，然后在醇溶劑的作用下水解和/或還原以獲得以納米顆粒甚至是量子點(diǎn)按“軟”模板與前驅(qū)物相互作用方式排列，并最????終獲得量子點(diǎn)自組裝超級(jí)納米結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的原理為：

通常用多元醇法來(lái)制備金屬氧化物、硫化物或金屬一般涉及到三個(gè)步驟：一是金屬鹽(有機(jī)金屬化合物)的溶解，二是用來(lái)作為儲(chǔ)存相和控制溶液中金屬離子超飽和濃度中間固體相的析出，三是在接近多元醇溶劑沸點(diǎn)的溫度下中間固體相成核以及固體顆粒的生長(zhǎng)(J.Mater.Chem.2003，13，312)。

多元醇法制備金屬氧化物、金屬的化學(xué)原理是：在醇溶劑的作用下，有機(jī)金屬化合物發(fā)生水解反應(yīng)，其表達(dá)式如下：

Me(OR)_m+mR’-OH→Me(OH)_m+mROR’

式中：m代表任意正整數(shù)，R’＝H或烴基；

在反應(yīng)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間后，溶液中的金屬氫氧化物會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，生成金屬氧化物。當(dāng)溶劑本身具有一定還原能力時(shí)，會(huì)得到低價(jià)的金屬氧化物并最終會(huì)還原得到金屬。

多元醇法制備金屬硫化物的化學(xué)原理是：在醇溶劑的作用下，有機(jī)金屬化合物在不同酸堿度環(huán)境中與硫化物或硫代酰胺反應(yīng)，其表達(dá)式如下：

2Me(OR)_m+mS^2-(無(wú)機(jī)硫源)+2mR’-OH→Me₂S_m+2OH^2-+2mROR’

式中m代表任意正整數(shù)，R’＝H或烴基；

2Me(OR)_m+2mR’-OH+mR”CSNH₂(有機(jī)硫源)→Me₂S_m+2mROR’+mNH₃+mR”COOH

式中R”為除甲基之外的任一烷基或乙烯基。

當(dāng)溶劑本身具有一定還原能力時(shí)，產(chǎn)生的硫化物會(huì)進(jìn)一步反應(yīng)得到低價(jià)的金屬氧化物，并最終會(huì)還原得到金屬。