[發(fā)明專利]一種高質(zhì)量CuInZnxS2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體納米晶的制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103215034A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李林松;申懷彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/62
• 分類號(hào): C09K11/62
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熒光半導(dǎo)體納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種低成本，環(huán)保，簡(jiǎn)單，可控的合成高質(zhì)量CuInZn_xS_2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體納米晶的方法。

背景技術(shù)

在可見(jiàn)光-近紅外熒光半導(dǎo)體納米晶制備方面，以往人們主要研究熱點(diǎn)集中在CdTe，CdSe，PbS，PbSe以及Cd_xHg1_-xTe等上。由于這些納米晶含Cd，Pb，Hg等毒性元素，并且在納米晶制備方法上還存在著使用易燃易爆的前驅(qū)體，因此限制了其未來(lái)在光電器件以及生物標(biāo)記等領(lǐng)域的應(yīng)用。最近人們把發(fā)光半導(dǎo)體納米晶制備研究的熱點(diǎn)集中在I-III-VI₂半導(dǎo)體納米晶的制備上，尤其是CuInS₂納米晶不但可以在可見(jiàn)-近紅外發(fā)光連續(xù)可調(diào)，而且在毒性方面，CuInS₂相對(duì)于以往的發(fā)光納米晶不含毒性重金屬，因此具有更加綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，更加適宜于活體細(xì)胞檢測(cè)和未來(lái)器件應(yīng)用。然而由于CuInS₂量子產(chǎn)率太低必須對(duì)其進(jìn)行表面鈍化，形成CuInZn_xS_y復(fù)合結(jié)構(gòu)納米晶，其量子產(chǎn)率可達(dá)30%以上。在從CuInS₂到CuInZn_xS_y過(guò)程中難免引入缺陷，造成量子產(chǎn)率下降，熒光峰位藍(lán)移，很難實(shí)現(xiàn)在近紅外發(fā)光領(lǐng)域高效穩(wěn)定發(fā)光，并且合成過(guò)程較為復(fù)雜，不易規(guī)模化生產(chǎn)。因此研發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、便于工業(yè)化生產(chǎn)、具有高量子產(chǎn)率高穩(wěn)定性的、可實(shí)現(xiàn)在可見(jiàn)-近紅外均高效發(fā)光的CuInZn_xS_2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)納米晶的方法具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單高效，低成本，環(huán)保，可重復(fù)，可規(guī)模化合成的高質(zhì)量的CuInZn_xS_2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)納米晶的方法。解決目前制備納米晶過(guò)程復(fù)雜、合成成本高、穩(wěn)定性差、難以實(shí)現(xiàn)近紅外區(qū)域高效發(fā)光的難題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了銅鹽，銦鹽，鋅鹽作為銅、銦、鋅前驅(qū)體，選用液體石蠟、油酸和硫醇的混合物作為上述三種鹽的溶劑，這里選用硫醇即作為硫源又作為納米晶表面配體。把上述銅、銦、鋅鹽按照一定比例混合加入到液體石蠟、油酸和硫醇的混合溶液中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到適當(dāng)溫度（200-280?℃），反應(yīng)一定時(shí)間（1-60min），加入一定量一定濃度的鋅鹽溶液，繼續(xù)反應(yīng)10min-3h。得到CuInZn_xS_2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)納米晶。

具體的，上述銅鹽，銦鹽，鋅鹽包括醋酸銅，碘化銅，氯化銅，油酸銅，硬脂酸銅，醋酸銦，碘化銦，氯化銦，油酸銦，醋酸鋅，油酸鋅，硬脂酸鋅。上述硫醇包括十二烷基硫醇，八烷基硫醇，十六烷基硫醇等。以上所述溶解鋅鹽的有機(jī)溶劑可選自下列之一或任意幾種任意比例的混合物：液體石蠟、石蠟，十八稀，油氨，油酸，其中最優(yōu)選液體石蠟和油氨的混合溶液，可以極大的降低合成成本。

進(jìn)一步，上面的銅、銦、鋅前驅(qū)體比例為1:1：x（0≤x≤1）。液體石蠟、油酸和硫醇混合溶液中油酸的量為銅和銦前驅(qū)體的摩爾數(shù)和的3-10倍，硫醇的量為銅和銦前驅(qū)體摩爾數(shù)和的2-1000倍。加入的鋅鹽濃度為0.1-1mmol/mL，加入的量為銅和銦前驅(qū)體摩爾數(shù)和的3-20倍。

本發(fā)明采用采用一鍋法制備CuInZn_xS_2+x納米晶核通過(guò)直接添加鋅前驅(qū)體的方法合成CuInZn_xS_2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)納米晶，簡(jiǎn)化了制備核及核殼結(jié)構(gòu)過(guò)程中的工序，同時(shí)采用了價(jià)格低廉的溶劑進(jìn)一步降低了成本。因而此法不僅合成出了高質(zhì)量的納米晶，增加了合成的可控性，同時(shí)還使合成工序簡(jiǎn)化、降低了成本。

以上方法可制備得CuInZn_xS_2+x/ZnS（0≤x≤1）核殼結(jié)構(gòu)納米晶，熒光量子產(chǎn)率可達(dá)40-70%。熒光光譜范圍在530-830nm，具有良好的穩(wěn)定性。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)：