[發明專利]一種硫化鎘量子點的制備方法

有效

• 申請號: 201410191162.8
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103936058A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 解仁國;王碩;李冬澤;楊文勝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01G11/02
• 分類號: C01G11/02;C09K11/56;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于半導體納米材料制備技術領域，涉及一種全新方法制備尺寸可調，單分散性良好的硫化鎘量子點。

背景技術

半導體材料從體相逐漸減小至一定臨界尺寸(1～20納米)后，其載流子的波動性變得顯著，運動將受限，導致動能的增加，相應的電子結構從體相連續的能級結構變成準分裂的不連續，這一現象稱作量子尺寸效應。比較常見的半導體納米粒子即量子點主要有II-VI，III-V以及IV-VI族。這些種類的量子點都十分遵守量子尺寸效應，其性質隨尺寸呈現規律性變化，例如吸收及發射波長隨尺寸變化而變化。因此，半導體量子點在照明、顯示器、激光器以及生物熒光標記等領域都有著十分重要的應用。

最早的膠體量子點研究工作可追溯到1982年，Brus小組首次報道了水溶性半導體量子點的制備與光學性質。自此，一些小組相繼開展了不同種類的半導體量子點的制備以及性質研究的工作。

CdS作為典型的II-VI族二元半導體，一直是研究的熱點。在1993年，Bawendi研究小組通過在高溫下金屬有機物的熱分解法制備得到硫化鎘。使用二甲基鎘(Cd(CH₃)₂)作為鎘源，(TMS)₂S作為硫源，以配位溶劑三辛基膦(TOPO)作為溶劑，在300℃無水無氧條件下進行合成反應。但這種方法使用的有機鎘毒性強，危險性高，并且溶劑TOPO價格昂貴，不利于大量的合成。同時，該方法制備的粒子需要進行尺寸選擇，才能達到高質量尺寸相同，使實驗過程復雜化。2002年，Peng小組將非配位溶劑十八烯ODE作為反應溶劑，并調節配體油酸的濃度合成不同尺寸的CdS.，但在粒徑達到3.5納米以上時，會發生一定程度的熟化現象。綜上所述，對于CdS量子點的合成方面還存在著諸多問題，因此，對于建立新的操作簡便、合成效果優良、可進行大量生產的合成CdS量子點的方法，對于納米晶合成技術領域有著十分重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服背景技術存在的問題，提供一種操作簡便、反應快速、可進行大量合成的方法用于制備不同尺寸的、具有良好的單分散性的CdS量子點。

本發明的技術問題通過以下技術方案解決：

一種硫化鎘量子點的制備方法，其特征在于，將(TMS)₂S的十八烯溶液注入到N₂保護的羧酸鎘的十八烯溶液中，在80℃～120℃溫度下進行反應，得到CdS納米簇，再以制得的CdS納米簇作為反應前體，以有機胺作為配體，以十八烯為溶劑，在200℃～260℃溫度下以熱注入的方法反應1～10分鐘，得到不同尺寸的CdS量子點。

所述的羧酸鎘優選油酸鎘或十四酸鎘；所述的有機胺優選油胺、十八胺或十六胺。

所述的(TMS)₂S的十八烯溶液的濃度優選0.1～1mol/L，羧酸鎘的十八烯溶液濃度優選≥0.075mol/L；(TMS)₂S的用量優選0.05mmol～33mmol；羧酸鎘的用量以摩爾計優選為(TMS)₂S用量的6～10倍；有機胺的用量以摩爾計優選為在熱注入反應中所用的CdS納米簇的1～6倍；所述的以十八烯為溶劑，用量沒有嚴格要求。

用本發明的方法生成硫化鎘量子點后，還可以進一步加入丙酮或者乙醇至量子點沉淀，進而分散到氯仿或己烷溶劑中，對量子點進行提純。

本發明制備的CdS量子點表面配體是疏水性的有機分子，具體為羧酸和有機胺。

本發明制備的CdS量子點表現出良好的單分散性，直徑從2nm至5.3nm，制備的量子點的晶體結構是立方晶相，通過計算X射線衍射結果與透射電鏡結果一致。說明制備的CdS量子點是組成均一，結構單一的材料。

本發明是油相法制備量子點粒子的方法，反應所用溶劑為非配位型溶劑十八烯。由于量子點表面的配體為羧酸與有機胺，通過適量的正己烷與甲醇對產物進行萃取分離，棄去溶有大量溶劑、多余配體以及少量未反應的反應物的甲醇相，對正己烷相加入適量丙酮或乙醇致量子點沉淀，進而重新分散到氯仿或正己烷溶劑中。

綜上所述，本發明一種硫化鎘量子點的制備方法有以下有益效果：

1、獲得的量子點有良好的單分散性和穩定性。

2、獲得的量子點尺寸可調，光譜可調范圍寬。

3、反應過程操作簡便，反應快速，可進行大量合成。

附圖說明：

圖1是本發明制備的中間產物CdS納米簇的吸收光譜圖。