[發(fā)明專利]在液體石蠟中“一鍋法”制備油溶性半導體納米晶的方法

有效

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• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN101786602A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 張皓;劉軼;韓吉姝;楊柏
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發(fā)明屬于半導體納米晶制備技術領域，具體涉及一種在液體石蠟中制備油溶 性半導體納米晶的方法，特別是涉及一種事先將反應物加入到液體石蠟中通過簡單 的加熱制備高質(zhì)量的油溶性半導體納米晶的方法。

背景技術

半導體納米晶由于具有量子尺寸效應而被廣泛的應用于光電器件、光子晶體、 太陽能電池以及熒光標記等應用領域。隨著人們對半導體納米晶的需求日益增加， 越來越多的合成方法被開發(fā)出來，其中最行之有效的方法就是有機金屬法及其衍生 方法。這種方法主要采用了高溫條件下向體系中瞬間注射前軀體溶液的操作技術， 有效的將納米晶的成核與生長分離開來，從而制備出尺寸均一的半導體納米晶。但 是很顯然，由于注射前軀體溶液時體系溫度較高，每次注射過程不可能完全相同， 這就導致這種合成方法操作復雜、重復性差，并且具有一定的危險性。同時，早期 的有機金屬法主要選用具有一定配位能力的有機膦液體作為反應溶劑，這種溶劑不 但價格昂貴而且對環(huán)境損害較大。隨著人們不斷地研究，十八烯這種非配位溶劑被 開發(fā)出來用于合成油溶性半導體納米晶，這一改進雖然減小了實驗原料對于環(huán)境的 破壞，但卻未能有效的降低試驗成本，因此并不適用于納米晶的工業(yè)化生產(chǎn)。于是 發(fā)展簡便、高效、環(huán)保、試驗成本低、可工業(yè)化生產(chǎn)的合成方法就成為了當今人們 研究的熱點。

基于以上原因，我們選用價格便宜且環(huán)境友好的液體石蠟作為反應溶劑，將反 應物事先加入到液體石蠟中然后通過簡單的加熱方法合成油溶性半導體納米晶。其 中，液體石蠟能通過石油工業(yè)大量獲取，此方法將推動工業(yè)量級的納米晶制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種簡單廉價的制備油溶性半導體納米晶的方法，即事 先將反應物加入到液體石蠟中通過加熱制備油溶性半導體納米晶。

本發(fā)明選用液體石蠟作為反應溶劑，由于液體石蠟價格便宜且綠色環(huán)保，因此 這種方法有效的降低了試驗成本并且不會對環(huán)境造成破壞，很適合于納米晶的工業(yè) 化生產(chǎn)。

本發(fā)明采用“一鍋法”合成油溶性半導體納米晶，在合成的過程中不需要進行注 射前軀體的實驗步驟，因此實驗操作簡便，危險性小，并且具有良好的實驗重復性。 具體來說，本發(fā)明的步驟如下：

將金屬源(鋅源、鎘源、鋅源和鎘源的混合物、鋅源和銅源的混合物或鋅源和 錳源的混合物)、硒源(Se粉或Se脲)或硫源(S粉)、脂肪族羧酸配體加入到10～ 15ml的液體石蠟中，金屬源的濃度為1.7×10^-2～1.3×10^-1mol/L，金屬源、Se源 或S源、脂肪族羧酸配體的摩爾比為1∶0.25～0.75∶2；反應體系在真空條件下 加熱到120℃將金屬源溶解，得到無色透明溶液；然后再在N₂氣保護下以4.5～14.5 ℃/min的升溫速度將溶液由120℃升溫到240～300℃，并在選定生長溫度下生 長0～5小時，即得到不同尺寸、不同形貌的油溶性半導體納米晶。

本發(fā)明所述方法可用于制備ZnSe、CdSe、ZnS、CdS、Zn_xCd_1-xSe、Cd_xZn_1-xS、 ZnSe:Cu、ZnSe:Mn等各種半導體納米晶。

上述實驗方法所用原料為鋅源、鎘源、銅源、錳源、硒源、硫源、脂肪族羧酸 配體、液體石蠟。鋅源可以是Zn(Ac)₂·2H₂O、ZnO等；鎘源可以是Cd(Ac)₂·2H₂O、 CdO等；銅源可以是Cu(Ac)₂·2H₂O、CuCl₂等；錳源可以是Mn(Ac)₂·2H₂O、MnCl₂等；硒源可以是Se粉、Se脲等；硫源可以是S粉；脂肪族羧酸配體可以是油酸、 硬脂酸、月桂酸等。

附圖說明

圖1(a)：本發(fā)明制備的油溶性ZnSe納米晶的透射電鏡照片，Zn(Ac)₂·2H₂O質(zhì) 量為0.044g，Zn(Ac)₂·2H₂O、Se粉、油酸的摩爾比為1∶0.5∶2，反應以4.5℃/min 的升溫速度由120℃升溫到300℃并在300℃反應5小時；