[發(fā)明專利]一種自摻雜局域表面等離子體共振Cu3?xP納米晶及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510023547.8
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104532346B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 馬萬里;劉澤柯
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C30B29/10
• 分類號: C30B29/10;C30B7/14;B82Y40/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發(fā)明涉及功能材料技術領域，具體涉及一種自摻雜局域表面等離子體共振Cu_3-xP納米晶及其制備方法。

背景技術

當光線入射到由貴金屬構(gòu)成的納米顆粒上時，如果入射光子頻率與貴金屬納米顆粒傳導電子的整體振動頻率相匹配，該納米顆粒就會對光子能量產(chǎn)生很強的吸收作用，就會發(fā)生局域表面等離子體共振。具有局域表面等離子體共振（LSPR：Localized Surface Plasmon Resonance）效應的納米晶在光電子器件、數(shù)據(jù)存儲、顯微鏡、太陽能電池和生物傳感等方面有著巨大的應用前景。

對于目前研究最為廣泛的貴金屬物質(zhì)（金、銀、銅）而言，其自由載流子濃度很大，等離子體共振吸收峰大多處于可見光范圍內(nèi)。同時，對于一個給定的金屬納米粒子而言，其化學組成和形貌固定，局域表面等離子體共振頻率很難大幅度調(diào)控，這在很大程度上限制了表面等離子體共振的推廣應用。2009年，Clemens Burda課題組首次發(fā)現(xiàn)Cu_2-xS納米晶在近紅外區(qū)域的吸收來自于其局域表面等離子體共振吸收，2011年，A. Paul Alivisatos課題組詳細論述了Cu_2-xS納米晶的LSPR形成機制。隨后有大量關于Cu_2-xS、Cu_2-xSe的LSPR性質(zhì)的研究都從實驗和理論上證實了此類半導體材料的LSPR來自于Cu原子缺失導致的自摻雜。更有意義的是，這種自摻雜的濃度易于通過調(diào)控Cu原子的缺失程度進行調(diào)控，這為近紅外到中紅外區(qū)域的LSPR應用提供了可能。

目前，研究最多的體系均基于Cu_2-xX（X=S、Se、Te），而罕有關于Cu_3-xP體系的研究報告。最早合成Cu_3-xP納米晶時，使用三辛基膦作為前驅(qū)體，與銅納米晶或氯化亞銅前驅(qū)體在高溫下（>300℃）進行反應，但這種方法制備的Cu_3-xP納米晶未觀測到局域表面等離子體共振現(xiàn)象。2013年，Narayan Pradhan課題組將磷化氫氣體通入到氯化亞銅的油胺溶液中，首次合成了具有LSPR效應的Cu_3-xP納米晶材料，其LSPR吸收峰在1800-2100nm的范圍之內(nèi)。然而，該方法中使用的磷化氫氣體有劇毒而且不易控制。因此，尋找一種有效、低毒且易于控制的Cu_3-xP納米晶材料的合成方法已成為本領域研究與開發(fā)的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自摻雜局域表面等離子體共振Cu_3-xP納米晶及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種自摻雜局域表面等離子體共振Cu_3-xP納米晶的制備方法，其包括以下步驟：

1）將銅試劑、三烷基膦和油胺加入到反應容器中，在50~150℃下攪拌并抽真空，直至銅試劑完全溶解，反應液無氣泡且為澄清透明狀，得到銅前驅(qū)體，其中所述銅試劑和三烷基膦的摩爾比為1:2~6；

2）向反應容器中通入惰性氣體，并調(diào)節(jié)至60~180℃的設定溫度，將三(三甲基硅烷基)膦（(TMS)₃P）和十八烯混合均勻后快速轉(zhuǎn)移至步驟1）中得到的銅前驅(qū)體中，并繼續(xù)反應5~30分鐘，其中所述三(三甲基硅烷基)膦和銅試劑的摩爾比為1~8:12；

3）反應完畢后，將反應液降至室溫，通過丙酮沉淀、離心棄去上層液及真空抽干的后處理，得到自摻雜局域表面等離子體共振Cu_3-xP納米晶。

優(yōu)選的，步驟1）中所述銅試劑選自氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅、氯化銅、溴化銅、碘化銅中的任意一種，優(yōu)選氯化亞銅或氯化銅，更優(yōu)選氯化亞銅。

優(yōu)選的，步驟1）中所述三烷基膦選自三丁基膦、三戊基膦、三己基膦、三庚基膦、三辛基膦中的任意一種，優(yōu)選三辛基膦或三丁基膦，更優(yōu)選三辛基膦。

優(yōu)選的，步驟1）中所述攪拌在100℃下進行。

優(yōu)選的，步驟2）中所述惰性氣體選自氮氣、氦氣、氖氣中的任意一種，優(yōu)選氮氣。

優(yōu)選的，步驟2）中所述設定溫度為60、90、120、150或180℃，優(yōu)選120℃。

優(yōu)選的，步驟2）中所述反應的時間為10分鐘。

優(yōu)選的，根據(jù)實際生產(chǎn)的純度要求，可以重復進行步驟3）中所述丙酮沉淀、離心棄去上層液及真空抽干。