[發(fā)明專利]一種硫化鋅量子點(diǎn)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210378881.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN102877084A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝婷婷;郭智勇;杜書平;李琴芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/00
• 分類號(hào): C25B1/00;C01G9/08
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米無機(jī)化合物半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種硫化鋅量子點(diǎn)的制備方法。

背景技術(shù)

量子點(diǎn)（Quantum?Dots）是一類半導(dǎo)體納米材料，通常是一種在三維空間上粒徑可與其塊狀材料激子玻爾半徑相比擬，表現(xiàn)出明顯量子尺寸效應(yīng)的納米顆粒。由于具有特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，量子點(diǎn)成為一類具有廣泛應(yīng)用前景的新型功能材料。硫化鋅（ZnS）量子點(diǎn)作為一種典型的Ⅱ－Ⅵ族半導(dǎo)體，具有獨(dú)特的電子傳遞特性和較大的比表面積，故具有獨(dú)特的光電化學(xué)性質(zhì)。不少研究將硫化鋅量子點(diǎn)與生物大分子相連，構(gòu)成生物探針，用于免疫分析、臨床診斷、生物標(biāo)記、活體熒光成像觀察等領(lǐng)域。

目前，硫化鋅量子點(diǎn)的制備主要采用有機(jī)相合成法，該方法有反應(yīng)條件苛刻、合成試劑昂貴、制備時(shí)間長、所用原料有毒等缺點(diǎn)；水相合成法也用于硫化鋅量子點(diǎn)的合成，該方法有制得的量子點(diǎn)粒徑不均、發(fā)光性能欠佳等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種合成條件溫和、所需原料低毒易得、合成步驟簡單、合成速度快、產(chǎn)物水溶性好、粒徑均勻、熒光和電化學(xué)發(fā)光性能良好的硫化鋅量子點(diǎn)的制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種硫化鋅量子點(diǎn)的制備方法，以鋅金屬絲和硫代乙酰胺（TAA）為原料，在水溶液中利用可控電流的電化學(xué)方法電解，迅速合成硫化鋅量子點(diǎn)，具體步驟如下：

（1）將濃度為0.005～0.015?mol/L的硫代乙酰胺（TAA）溶液和濃度為1～3?mol/L的氯化鉀溶液混合均勻后，加入巰基乙酸（TGA），在攪拌的條件下，用1?mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為9～12，即得電解液；

（2）將高純氮?dú)馔ㄈ腚娊庖褐斜３?0～40?min，去除空氣，并且在整個(gè)電解過程中保持N₂氛圍；

（3）采用兩電極系統(tǒng)，工作電極為鋅金屬絲，輔助電極為鉑絲，將兩支電極插入電解液，以500?~?1000?rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，采用單電流階躍計(jì)時(shí)電位法，將10～1000?μA的階躍氧化電流施加于鋅工作電極上，電解時(shí)間為60～180?min，電解完成即得到硫化鋅量子點(diǎn)原液。

步驟（1）中所述的硫代乙酰胺溶液與所述的氯化鉀溶液混合體積比為（10～30）:（3～6）。

步驟（1）中所述的硫代乙酰胺溶液與所述的巰基乙酸的體積比為（10～30）:（0.1～0.3）。

步驟（1）中所述的硫代乙酰胺溶液的配制方法為：稱取0.0188～0.0563?g硫代乙酰胺，在燒杯中用50?mL的水與乙醇組成的混合溶液溶解，制得濃度為0.005～0.015?mol/L的硫代乙酰胺溶液，其中水與乙醇的體積比為2:1～4:1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明一種硫化鋅量子點(diǎn)的制備方法，針對(duì)目前有機(jī)相和水相化學(xué)合成方法的缺陷，提供一種電化學(xué)合成新方法。本發(fā)明在常溫常壓下進(jìn)行操作，合成條件溫和；以Zn金屬絲和硫代乙酰胺（TAA）為原料，所需原料低毒易得；利用可控電流的電化學(xué)方法電解即得，合成步驟簡單；60～180?min可得產(chǎn)品，合成速度快；直接在水溶液中合成，產(chǎn)物水溶性好；通過控制穩(wěn)定劑的用量來控制量子點(diǎn)的粒徑，避免量子點(diǎn)團(tuán)聚；通過控制電流以控制鋅離子的釋放速度，進(jìn)而控制量子點(diǎn)的成核和生長速度，故所得量子點(diǎn)尺寸均勻，熒光和電化學(xué)發(fā)光性能良好。

附圖說明

圖1為合成的ZnS量子點(diǎn)的高分辨透射電鏡圖（HRTEM）；

圖2為合成的ZnS量子點(diǎn)的紫外可見吸收光譜圖（UV），其中橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為吸光度；

圖3為合成的ZnS量子點(diǎn)的熒光譜圖（PL），其中橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為熒光強(qiáng)度；

圖4為合成的ZnS量子點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光圖（ECL），其中橫坐標(biāo)為電位，縱坐標(biāo)為電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明一種硫化鋅量子點(diǎn)的制備方法，以Zn金屬絲和硫代乙酰胺（TAA）為原料，在水溶液中利用可控電流的電化學(xué)方法電解，迅速合成ZnS量子點(diǎn)，具體包括如下步驟：

1、將濃度為0.005～0.015?mol/L的硫代乙酰胺（TAA）溶液和濃度為1～3?mol/L的氯化鉀溶液混合均勻后，加入巰基乙酸（TGA），在攪拌的條件下，用1?mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為9～12，即得電解液；其中硫代乙酰胺溶液與氯化鉀溶液混合體積比為（10～30）:（3～6）；硫代乙酰胺溶液與巰基乙酸的體積比為（10～30）:（0.1～0.3）；