[發明專利]微波法制備水溶性CdS:Ag摻雜納米晶體

無效

• 申請號: 201210410745.6
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102925141A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 沈啟慧;劉巖
• 申請（專利權）人: 吉林化工學院;沈啟慧
• 主分類號: C09K11/56
• 分類號: C09K11/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬一種摻雜型CdS:Ag半導體納米晶體材料的水相制備方法，特別涉及熒光發射波長覆蓋整個可見光區域的CdS:Ag納米晶體的制備方法和合成裝置。?

背景技術

硫化鎘（CdS）是一種重要的高發光量子產率的半導體材料。近些年，用巰基化合物為穩定劑在水相合成高質量的CdS納米晶開始被研究，最近研究發現CdS在光電轉換方面是一種極有前途的半導體材料。但采用巰基化合物穩定的CdS納米晶的熒光發射峰位置主要集中在420?~?510?nm，很難擴展到整個可見區域。因此限制了CdS納米晶的發展。?

通過摻雜技術可以改變CdS納米晶的熒光性質，但是該方法一般局限在有機相合成領域，主要是將錳和銅金屬離子摻雜在CdS納米晶中，雖然在一定程度上改變了CdS納米晶的發射峰位置，但是可調范圍非常窄，一般不超過20?nm。而且有機相摻雜的方法，工藝復雜，條件要求苛刻，毒性很大，對操作人員的身體危害性大，很難大批量地合成，無法實現工業化。目前水相摻雜技術無法改變CdS納米晶的熒光性質，主要原因是表面金屬離子，例如：銅離子，與巰基化合物發生氧化還原反應，嚴重影響溶液的穩定性，從而導致熒光衰減，并且還沒有合適的方法進行改善。在此處鍵入背景技術描述段落。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服背景技術的不足，通過微波技術在CdS納米晶中摻雜Ag⁺，改變CdS納米晶的熒光性質，主要技術包括：提供穩定、均勻微波的微波發生器、Ag⁺摻雜順序和位置，及穩定劑的選擇，實現快速合成。對操作人員身體基本無危害的合成CdS:Ag納米晶材料的方法。?

本發明在合成CdS:Ag納米晶材料的方法采用如下技術方案予以實現。它包括下列順序的步驟：?1)???將水溶性的鎘鹽、巰基化合物與水放入三頸燒瓶中，在室溫下磁力攪拌裝置進行攪拌，，調至堿性，pH值為設定值，得到穩定的鎘源；?2)???在100?mL水中加入5?mL?0.01?molL^-1的Ag⁺，完全溶解后，加入1.25?μL?巰基丙酸，混合均勻后倒入安裝在三頸燒瓶右上側的恒壓漏斗中；?3)???將0.2?molL^-1?Na₂S溶液?1?mL放入安裝在三頸燒瓶左上側漏斗中，為穩定的硫源溶液；?4)???打開右側卸料閥門，緩慢地將銀源溶液滴加至完畢，關閉右側卸料閥門，常溫下得到摻雜鎘源溶液；?5)???打開控制漏斗開關的卸料閥門，在磁力攪拌下，緩慢滴加硫源溶液，控制在5分鐘左右滴加完畢，關閉卸料閥門，繼續攪拌半小時后，得到摻雜CdS:Ag納米晶前驅體水溶液；?6)???將摻雜納米晶溶液轉移到石英微波反應管中，設置加熱時間和溫度，在微波作用下，得到摻雜CdS:Ag納米晶溶液；?7)???采用凍干技術除去未反應的前驅體，得到CdS:Ag納米晶材料的固體粉末。?

技術方案中所述：溶液中的鎘鹽為水溶性的鹽，可以選用硝酸鎘、氯化鎘、乙酸鎘或高氯酸鎘，分散劑可以選用巰基丙酸、巰基乙酸或半胱氨酸，鎘鹽和分散劑摩爾比為1:2~5，在水中溶解的鎘鹽和分散劑，調至堿性，pH值為9~13，得到穩定的鎘源；摻雜的Ag⁺可以選用硝酸銀溶液，同時加入巰基丙酸，形成配合物，與鎘源混合后，形成摻雜的鎘源溶液；硫源為含有S^2-的水溶液，可以選用硫化鈉、硫化鉀或硫化氫氣體；CdS:Ag納米晶前驅體是將硫源和摻雜鎘源在攪拌條件下均勻地混合在一起而得到，加入量按摩爾比為Cd²⁺：?S^2-=3~5:1，此前驅體溶液為摻雜納米晶核，為摻雜CdS:Ag納米晶的生長提供原料；在必要的情況下，如果三頸燒瓶內的氣體使氣壓高于大氣壓時，可以通過卸料閥減壓，保證滴加速度穩定。設置微波溫度為100℃，加熱時間為20~100分鐘。當CdS:Ag納米晶的生長到設定尺寸時，表現出其特有的熒光特性，通過熒光分析儀進行表征；采用凍干技術除去未反應的前驅體，凍干時間控制在12小時內，凍干后的摻雜CdS:Ag納米晶材料放置在真空干燥器內，室溫放置即可。?

本發明的有益效果：?

1)??????本合成摻雜CdS:Ag納米晶材料的方法和傳統生產方法對比，本方法制備成本低、重復性好、毒性低，為產品的商品化提供了一種實用的方法；

2)??????本合成方法和傳統方法相比，速度更快、效率更高、能耗更低；