[發明專利]一種以金屬有機框架為前驅體制備金屬硫化物量子點的方法

在審

• 申請號: 201810492806.5
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108570321A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 卜顯和;雙微;王丹紅;常澤;鐘明
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C09K11/56
• 分類號: C09K11/56;C09K11/58;B82Y40/00
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 廖曉榮

一種以金屬有機框架(MOFs)為前驅體制備金屬硫化物量子點的方法，包括：(1)將六水合硝酸鋅和2?甲基咪唑分別溶于無水甲醇中，混合，進行反應形成ZIF?8前驅體；(2)向ZIF?8中加入硫源硫代乙酰胺(TAA)在30℃～50℃條件下進行反應4～8h得到ZnS量子點；(3)若向ZnS量子點中加入鎘鹽繼續反應7h可得到ZnS/CdS量子點，或加入銅鹽繼續反應5min得到ZnS/CuS量子點。反應結束后置于離心機中離心，離心所得的產品用高純水洗滌三次，干燥后得到ZnS，ZnS/CdS或ZnS/CuS量子點。該制備方法采用一種新的原料配比制備出了ZnS，ZnS/CdS，ZnS/CuS量子點，制備方法簡便易行，條件溫和，且它們具有可調的光學性質。

技術領域

本發明屬于無機功能材料金屬硫化物的合成技術領域，具體涉及一種用金屬有機框架(ZIF-8)作為前驅體制備ZnS，ZnS/CdS，ZnS/CuS量子點的方法。

背景技術

一般來說，量子點(QDs)是半導體納米材料，其三維尺寸都在2～20nm范圍內。由于它們的尺寸小于激子的玻爾半徑，量子點表現出量子限制效應，由于帶隙的增大它們的能級被分成離散值。它們的電子和光學性質取決于它們的尺寸，且具有許多優異的性能，尤其是光學性質，例如它們具有可調的能帶結構，窄的發射帶和良好的熒光。由于量子尺寸效應及其優越的性能，量子點成為科學家的熱門話題，在電子學，醫學，生物標記物，光學成像，太陽能電池，光催化制氫，發光器件等方面具有廣泛的應用。此外，QDs可調的性能不僅可以通過調整它們的大小來實現，還可以通過調整它們的組份來實現。與單組分量子點相比，多組分量子點具有許多新的性質，如新的光學，電子和磁性性質。它們的廣泛應用使量子點的合成策略變得尤為重要。在過去的幾十年中，傳統的合成技術是獲得高質量量子點的常用方法。但它們通常使用有毒的有機溶劑，合成條件復雜且苛刻，大部分需要高溫高壓。還有其他合成方法，如微波輔助法，陽離子交換法，模板法等。在這些方法中，一些方法復雜且成本較高。因此，簡便、低成本、低毒性的合成策略仍然是研究人員追求的目標。多組分量子點可以通過擴散、成核摻雜、生長摻雜和離子交換進一步實現。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的上述問題，提供了一種以金屬有機框架(MOFs)為前驅體來合成金屬硫化物量子點的方法，該制備方法采用一種新的原料配比制備出了ZnS，ZnS/CdS，ZnS/CuS量子點，制備方法簡便易行，條件溫和，具有普適性，且得到的金屬硫化物量子點具有可調的光學性質。

本發明的技術方案，

一種以金屬有機框架(MOFs)為前驅體制備金屬硫化物量子點的方法，包括以下步驟：

(1)將六水合硝酸鋅和2-甲基咪唑分別溶于甲醇中，在攪拌的條件下混合進行反應形成ZIF-8前驅體；

(2)將步驟(1)形成的ZIF-8分散于無水甲醇和高純水中，然后加入硫源硫代乙酰胺(TAA)，在30℃～50℃條件下進行反應4～8h得到ZnS量子點；

(3)若向步驟(2)中得到的硫化鋅量子點繼續加入一定量的鎘鹽繼續反應1～7h得到ZnS/CdS量子點，其中鎘鹽為水合氯化鎘或水合硝酸鎘；或若向步驟(2)中得到的硫化鋅量子點繼續加入一定量的銅鹽繼續反應2～10min得到ZnS/CuS量子點，其中銅鹽為水合氯化銅。

(4)反應結束后置于離心機中離心，離心所得的產品用高純水洗滌三次，干燥后得到ZnS、ZnS/CdS或ZnS/CuS量子點。

其中，步驟(1)中六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑反應時間為5～20min。

六水合硝酸鋅與硫代乙酰胺的摩爾比為0.488:1。

步驟(2)中硫代乙酰胺與ZIF-8反應時的溶劑為無水甲醇和高純水，兩種溶劑的體積比為1:1～1:4。