[發明專利]可溶于水及有機溶劑的CdTe納米顆粒的制備方法

無效

• 申請號: 200710099085.3
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101049918A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 賈建光;蔣紅彬
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;C01G11/00;B82B3/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于半導體納米材料制備技術領域，涉及一種可溶于水及有機溶劑的CdTe半導體納米顆粒的制備方法，是通過簡單的表面修飾及pH值調節，使其能夠溶解于水溶液與有機溶劑。

背景技術

半導體納米顆粒由于其獨特的量子尺寸效應與量子限域效應，CdTe納米顆粒由于具有較小的禁帶寬度，隨尺寸變化其發射光譜幾乎可以覆蓋整個可見光區，已被廣泛應用于光電子學、發光二極管、太陽能電池、生物探針等領域。目前，CdTe納米顆粒的合成主要以水溶液合成與金屬有機合成路徑為主。但是，兩種方法各有優缺點，如文獻“Thiol-Capping?of?CdTe?Nanocrystals：An?Alternative?to?Organometallic?Synthetic?Routes”，Nikolai?Gaponik，Dmitri?V.Talapin，Andrey?L.Rogach?et?al.J.Phys.Chem.B，2002，106，7177-7185，系統闡述了兩種合成路徑的優缺點：金屬有機制備方法在高溫下進行，能夠得到晶型較好，尺寸分布窄，且熒光量子效率高的納米晶。但是產物在空氣中的不穩定性限制了它們的潛在應用；而水相合成方法簡單、價格便宜，綠色環保，可大批量生產，且能夠合成出比有機方法顆粒更小的納米晶。

最重要的是，不同合成方法所得到的CdTe納米晶表面帶有不同極性的基團，使其只能在相應的溶劑中存在，限制了更廣泛的應用。通過表面修飾，增加或改變其表面的基團，可以改變納米顆粒表面的極性，使水溶性的納米晶溶解于有機溶劑中；同樣的方法可以使油溶性的納米晶溶解于水溶液中。

現今，上述修飾方法是利用巰基化合物能夠共價配位于納米晶表面來實現的。將帶有長鏈的巰基化合物修飾于CdTe表面，使水溶性的納米晶溶解于有機相中(見“Efficient?Phase?Transfer?of?Luminescent?Thiol-Capped?Nanocrystals：From?Water?to?Nonpolar?Organic?Solvents”.Nikolai?Gaponik，Dmitri?V.Talapin，Andrey?L.Rogach，et?al.Nano?Lett.，2(8)，803-806)。同樣，含有親水性基團(如羧基、氨基等)的巰基化合物，也能夠修飾于納米晶表面，使親油性的基團溶解于水溶液中。此外，季銨鹽由于具有較強的靜電吸引能力，也常被用于修飾于納米晶表面，使水溶液中的納米晶達到有機相溶解的目的。

發明內容：

本發明以水溶液合成方法，合成出水溶性的CdTe納米顆粒，以十六烷基胺為表面修飾劑，能夠將水溶性的CdTe納米晶達到溶解于有機相的目的。同時，通過調節水溶液的pH值，能夠將有機相中的CdTe納米晶重新轉移回水相，從而重新達到水溶性目的。此方法只需簡單的操作，便能夠任意調節CdTe納米晶表面基團的極性，達到水溶液溶解與有機溶劑溶解的目的，拓寬了CdTe納米晶在各領域的應用范圍。

本發明包括以下步驟：1、制備水溶性的CdTe半導體納米晶；2、長鏈烷基胺表面修飾使其能夠溶解于有機溶劑；3、將溶解于有機溶劑中的CdTe納米晶重新溶解于水溶液中。

本發明提供了一種可溶于水及有機溶劑的CdTe納米顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將鎘鹽與巰基羧酸的混合水溶液，用NaOH調節pH至11.2-11.8，在N₂保護下將碲源H₂Te通入溶液，得到前驅體溶液，其中鎘鹽濃度為2×10^-2mol/L，鎘鹽、碲源、巰基羧酸的摩爾比為1∶0.5∶2.4，前驅體溶液在100℃下回流15min-24h，得到CdTe納米晶溶液；

(2)將上述CdTe納米晶水溶液用NaOH調節pH至5-10，與溶解有表面修飾劑的有機溶劑混合，表面修飾劑濃度為0.008-0.032mol/L，混合溶液攪拌后，在有機溶劑中得到溶解于有機溶劑的CdTe納米晶；

(3)用NaOH調節步驟(2)中混合溶液中的水溶液pH值至11-14，攪拌后CdTe納米顆粒重新溶解于水溶液中。

鎘鹽為CdCl₂，巰基羧酸為巰基乙酸。

所用的表面修飾劑為十六烷基胺，有機溶劑為氯仿，甲苯。表面修飾劑濃度為0.016mol/L-0.032mol/L，上述CdTe納米晶水溶液用NaOH調節pH為5-8。

步驟(3)用NaOH調節中混合溶液中的水溶液pH值至12-14。