[發明專利]一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點的方法

有效

• 申請號: 201410195003.5
• 申請日: 2014-05-11
• 公開（公告）號: CN104045105A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 利明;邵飛燕;楊建文
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01G11/02
• 分類號: C01G11/02;C09K11/56;B82Y40/00;B82Y30/00;B82Y20/00
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技術領域

本發明屬于無機納米材料合成技術領域，特別涉及一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點的方法。

背景技術

硫化鎘是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙半導體材料，體相帶隙2.42eV，?在可見光范圍內有良好的吸收能力。尺寸達到量子點級的硫化鎘因量子效應能吸收一個光子產生多個電子（多激子效應），且其光學性質隨尺寸不同而產生變化，這些特點使得硫化鎘量子點在催化、非線性光學、磁性材料、光電子器件、太陽能轉換、生物和通訊等領域中具有更廣闊的應用前景。因此合成粒徑可控，粒徑分布窄的硫化鎘量子點材料具有重要的實際意義。目前，制備粒徑可控的硫化鎘量子點主要是采用溶劑熱法。早期的溶劑熱法主要采用鎘的有機物化合物做為鎘源，不僅毒性大，且具有爆炸的危險（參見文獻：C.?B.?Murray,?D.?J.?Norris,?M.?G.?Bawendi,?J.?Am.?Chem.?Soc.,?1993,?115(19):9706-8715）。此后，這一方法得到了改進，可采用較穩定的氧化鎘作為原料（參見文獻：L.?Qu,?Z.?A.?Peng,?X.?Peng,?Nano?Letters,?2001,?1(6):333-337）。但是從溶劑熱法的整個制備過程來說，鎘源及硫源需要在高溫條件下混合，并且納米晶的成核和生長需控制在不同的高溫下進行，這些條件的控制都加大了合成的難度，使得這一方法難以實現大規模的工業化生產。因此需找一種原料穩定、易獲得且相對環境較為友好，制備過程簡單的合成方法是非常必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種原料較安全、成本較低、操作簡單的低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點的方法。

本發明的思路：采用兩種互不相溶的液體體系分別作為溶解鎘源和硫源的溶劑，形成的兩相體系在低溫下反應，制備出硫化鎘量子點。

具體步驟為：

(1)將鎘源在室溫下溶于油胺，之后加入油酸稀釋，制得鎘溶液，即為油相；所述鎘源為氯化鎘、硫酸鎘和硝酸鎘中的一種，所述油胺與油酸的體積比為1:4。

(2)將升華硫粉在室溫條件下超聲溶解于含有三辛基膦的二甲基亞砜中制得硫溶液或者將含硫化合物直接溶解于含有三辛基膦的二甲基亞砜中制得硫溶液；所述升華硫粉或含硫化合物為硫源，所述含硫化合物為硫脲或硫化鈉，所述三辛基膦為包裹劑，硫源與包裹劑的摩爾比為2:1。

(3)將步驟(1)制得的鎘溶液與步驟(2)制得的硫溶液混合，在70度水浴條件下反應30分鐘，在油相中有硫化鎘量子點生成，然后抽取反應體系中的油相，加入乙醇，離心，將得到的黃色沉淀用甲苯洗滌，再加入乙醇，離心，最后以甲苯為溶劑分散，即制得硫化鎘量子點溶膠。

所述鎘源和硫源的摩爾比為1:7~5:3。改變鎘源與硫源的摩爾比能夠制得不同尺寸的量子點。

本發明方法原料來源廣，反應溫度低，只需改變鎘源與硫源的原料比例即可獲得不同粒徑的硫化鎘量子點。在采用相同原料配比的基礎上，改變反應溫度不會對產物粒徑產生明顯的影響。制得的硫化鎘量子點的粒徑均勻，尺寸分布較窄，吸光峰位置在396~445納米之間可調，熒光較強。

附圖說明

圖1是本發明實施例1-4制得的硫化鎘量子點的透射電鏡圖，其中A為實施例1制得的硫化鎘量子點的透射電鏡圖，B為實施例2制得的硫化鎘量子點的透射電鏡圖，C為實施例3制得的硫化鎘量子點的透射電鏡圖，D為實施例4制得的硫化鎘量子點的透射電鏡圖。

圖2是本發明實施例1-5制得的硫化鎘量子點的紫外-可見光譜圖，其中Cd:S=1:7線為實施例1制得的硫化鎘量子點的紫外-可見光譜圖，Cd:S=1:5線為實施例2制得的硫化鎘量子點的紫外-可見光譜圖，Cd:S=1:2線為實施例3制得的硫化鎘量子點的紫外-可見光譜圖，Cd:S=1:1線為實施例4制得的硫化鎘量子點的紫外-可見光譜圖，Cd:S=5:3線為實施例5制得的硫化鎘量子點的紫外-可見光譜圖。

圖3本發明實施例1-5制得的硫化鎘量子點的熒光光譜圖，其中Cd:S=1:7線為實施例1制得的硫化鎘量子點的熒光光譜圖，Cd:S=1:5線為實施例2制得的硫化鎘量子點的熒光光譜圖，Cd:S=1:2線為實施例3制得的硫化鎘量子點的熒光光譜圖，Cd:S=1:1線為實施例4制得的硫化鎘量子點的熒光光譜圖，?Cd:S=5:3線為實施例5制得的硫化鎘量子點的熒光光譜圖。

具體實施方式

實施例1：

(1)將0.025毫摩爾硝酸鎘溶于1.25毫升油胺中，再加入5毫升油酸稀釋，制得鎘溶液。