[發(fā)明專利]一種碲汞鎘量子點與碳納米管納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310636557.X
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN104673316A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 封偉;高寧波;沈永濤
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: C09K11/89
• 分類號: C09K11/89;B82Y30/00;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米復合材料技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及可見近紅外可調(diào)控碲汞鎘三元合金納米晶與碳納米管納米復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

帯隙可調(diào)的量子點與碳納米管復合形成的納米復合材料對調(diào)控光電器件的性能（太陽能電池和光電探測器）提供了一種新的思路（Khalavka?Y,SonnichsenC,Growth?of?gold?tips?onto?hyperbranched?CdTe?nanostructures,Advanced?Materrials,2008,20:588-591.）。最近幾年，在合成量子點與碳納米管復合材料上取得了良好的進展。研究表明，在碳納米管管表面包覆一層量子點，由于量子點的尺寸效應，易光致激發(fā)等許多優(yōu)點，因此這種納米復合材料有望用于光纖維通信，發(fā)光二極管與光電電池等領(lǐng)域（SunWT,YuY,PanHY,Gao?XF,ChenQ,PengLM,CdS?quantum?dots?sensitized?TiO₂nanotube-array?photoelectrodes,Journal?of?the?American?Chemical?Society,2008,130:1124-1125）。

在量子點與碳納米管復合結(jié)構(gòu)中，量子點起到一個捕獲光激發(fā)的電子的作用，將捕獲到的電子轉(zhuǎn)移給碳納米管，碳納米管可作為一個電子傳輸通道，可以迅速地將電子傳輸?shù)诫姌O上。但是，已報道的量子點與碳納米管復合材料中所用的量子點幾乎都是吸收范圍在可見光區(qū)的，如CdTe、CdSe（Yu?KH,LuGH,Chen?KH,MaoS,Kim?HJ,Chen?JH,Controllable?photoelectron?transfer?in?CdSe?nanocrystal–carbon?nanotube?hybrid?structures,Nanoscale,2012,4:742）等。這些量子點由于光吸收范圍在可見光區(qū)（400-700nm），對太陽光的吸收效率很低。與碳納米管復合后制成光電器件的光轉(zhuǎn)換效率低，而且已報道的復合的方法大多都是在油相中，很復雜，需要高溫，且原料對人體有害。

碲汞鎘(MCT)是一種很重要的Ⅱ-Ⅵ族近紅外三元合金半導體材料，可以通過控制Hg/Cd的比例可以使能帶寬在-0.15到1.6eV之間隨意變動(McMillan?BG,LilleySJ,Berlouis?LEA,Cruickshank?FR,Brevet?PF,Optical?characterization?of?anodic?sulphide?films?on?HgCdTe(MCT)grown?by?the?potential?step?method,Electrochim.Acta,2004,49:1339)，可以大大提高光轉(zhuǎn)換效率。因此，將碳納米管與碲汞鎘量子點二者組裝成為一個納米復合材料的應用前景非常之大。目前還未曾有對將碳納米管與碲汞鎘量子點二者組裝成為一個納米復合材料的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水溶性的具有良好分散性的碲汞鎘量子點與碳納米管納米復合材料及其制備方法，該方法條件簡單，成本低廉，以碳納米管為骨架，表面粘附著碲汞鎘。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種碲汞鎘量子點與碳納米管納米復合材料及其制備方法，以碳納米管為骨架，表面粘附著碲汞鎘量子點，按照下述步驟進行制備：

步驟1，將CdC1₂·2.5H₂O和巰基乙酸（TGA）溶于去離子水中得到混合溶液，并使用氫氧化鈉調(diào)整pH值為11.0～12.0和通入惰性氣體去除氧氣，得到A溶液；

具體來說，將CdC1₂·2.5H₂O和巰基乙酸溶于去離子水中得到混合溶液，使用1MNaoH水溶液調(diào)至pH值為11.0～12.0，然后將所得溶液倒入三口瓶中，室溫攪拌下通氬氣（或者氮氣、氦氣）除氧20～30min，記為A溶液。

步驟2，在密封反應器中利用惰性氣體去除氧氣，將KBH₄和Te粉添加到去離子水中得到混合溶液，即B溶液；

具體來說，在帶有針孔的密閉小反應瓶中，將KBH₄和Te粉溶于去離子水中得到混合溶液，并利用氬氣排除氧氣，磁力攪拌下室溫20—25攝氏度下反應30～60min，得到淺紫色透明液體，即新鮮無氧的KHTe水溶液，記為B溶液。