[發(fā)明專利]一種制備含碲、硒或硫半導體納米晶的新方法

無效

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• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102976289A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 李林松;申懷彬;姜新東;王素娟
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;C01B19/00;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于半導體納米晶合成技術領域，特別涉及一種含碲和含硒半導體納米晶的合成新方法。

背景技術

半導體納米粒子，尤其是含碲、硒或硫半導體納米粒子是近年來的研究熱點。半導體納米晶也稱半導體量子點，由于其具有獨特的量子尺寸效應、介電限域效應、表面效應等，使其在光電裝置、太陽能電池、激光生物標記等方面具有廣闊的應用前景。尤其是作為生物標記和太陽能電池領域的應用得到廣大科學工作者的關注，對其合成方法的研究也不斷深入。2000年，Peng等發(fā)現(xiàn)了一種比較廉價的、無機的、毒性相對比較弱的方法合成納米晶，即用氧化鎘（CdO）代替甲基鎘（Cd(CH₃)₂）合成CdTe和CdSe等納米晶，該方法使得合成納米晶的成本進一步降低；隨后人們采用類似的方法制備了各種含碲、硒或硫納米晶。然而Peng等和其他的小組在合成碲、硒或硫的前驅(qū)體時一直使用三丁基膦（tributylphosphine,?TBP）或三辛基膦(trioctylphosphine,?TOP)溶解碲、硒或硫作為碲、硒或硫的前驅(qū)體，這種方法因為三丁基膦或三辛基膦都是有毒易燃易爆并且比較昂貴的藥品而存在應用的局限。因此開發(fā)一種不使用易燃易爆藥品、低成本合成高質(zhì)量半導體納米晶的方法一直是本領域研究人員的攻克難關。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使用具有特定結構的含膦有機化合物作為碲粉、硒粉或硫粉的溶劑，低成本合成高質(zhì)量含碲、硒或硫半導體納米晶的方法。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種使用具有特定結構的含膦有機會化合物溶解碲粉、硒粉或硫粉作為碲、硒或硫前驅(qū)體制備含碲、硒或硫納米晶的方法，步驟如下：

1）前驅(qū)體的制備：碲粉、硒粉或硫粉和具有特定結構的含膦化合物混合加熱到120-380℃得到透明的Te、Se或S前驅(qū)體；

2）將Te、Se或S的前驅(qū)體按照一定比例與溫度為180-350℃的各種鹽的前驅(qū)體溶液混合反應；

3）反應1s-3h，冷卻、沉淀即得所述含碲、硒或硫半導體納米晶。

上述過程都在氮氣或惰性氣氛下進行。

較好的，步驟1）中所述前驅(qū)體的濃度為0.005-0.4mol/L。

所述鹽為鎘、鋅、銅、鉛、銀等與酸形成的以下鹽類：乙酰丙酮鹽、油酸鹽、硬脂酸鹽、十碳酸鹽、月桂酸鹽、硝酸鹽等。

反應溶劑為下列之一或兩種以上的混合物：十八烯、1-二十烯、三辛基氧化膦、二十四烷、液體石蠟、石蠟或礦物油。

制備方法具體可在氮氣保護下進行。混合得到反應液后，反應液體積一般控制在反應容器的1/10-2/3。反應液冷卻后，可加入丙酮進行離心沉淀。

本發(fā)明方法關鍵在于直接把碲粉、硒粉或硫粉溶解在一類常態(tài)下穩(wěn)定的常規(guī)溶劑中，避免了目前國際上廣泛采用的三丁基膦或三辛基膦等易燃、易爆、昂貴高毒性的化合物的使用。通過上述的方法我們可以得到各種含碲、硒或硫納米晶。合成的含碲、硒或硫半導體納米晶可用于熒光標記物質(zhì)、光發(fā)射器件、太陽能電池等領域，通過表面修飾后可用于生物和醫(yī)學檢測與分析。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，有以下優(yōu)點：

本方法合成過程中使用的都是常規(guī)、穩(wěn)定的低毒害的藥品，操作安全，易操作，重復性好。合成的高質(zhì)量的含碲熒光納米晶熒光范圍為510-760nm，幾乎覆蓋了可見-近紅外光區(qū)；合成的其他納米晶具有良好的尺寸分布。另外本方法還可以合成各種高質(zhì)量的含硒或含硫納米晶；其在實驗室以及工業(yè)生產(chǎn)方面都有很高的應用價值。

附圖說明

圖1為不同時間取樣得到的CdTe納米晶的熒光吸收光譜圖；

圖2為不同時間取樣得到不同尺寸CdTe納米晶的TEM和HRTEM形貌圖；

圖3為粒徑7.5nm的ZnTe納米晶的TEM和HRTEM形貌圖；

圖4為粒徑32.3nm的CuTe納米晶的TEM和HRTEM形貌圖；

圖5為粒徑分別14.2nm和12.5nm的方塊狀和顆粒狀PbTe納米晶的TEM和HRTEM形貌圖；

圖6為粒徑9.2nm的顆粒狀Ag₂Te納米晶和長度為11.6-18.8nm的棒狀Ag₂Te納米晶的TEM和HRTEM形貌圖；

圖7為各種不同含Te納米晶的XRD圖譜；

圖8為不同時間取樣得到的不同粒徑的CdSe納米晶的TEM形貌圖：a）2.8?nm；b）3.8?nm；c）5.0?nm；