[發明專利]以離子交換的間接方式制備幻數團簇納米晶的方法

有效

• 申請號: 201810637093.7
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110615414B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 梁斌;陳檬;劉尚譜;張猛;余睽
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;C01G11/02;C01G21/21;B82Y40/00
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽;張娟

以離子交換的間接方式制備幻數團簇納米晶的方法。分別以按常規方式由含有元素周期表中ⅡB族、ⅢA或ⅣA族金屬元素的化合物，與含有ⅥA族或ⅤA族的非金屬元素為原料形成的常規納米晶成核前的誘導期中間體作為原料A；以元素周期表中ⅡB族、ⅢA或ⅣA族中不同于原料A中所含金屬元素的另一種金屬元素的化合物，與有機配體混合反應后的產物作為原料B；在室溫下進行陽離子交換反應，后于分散劑中生長，即得到原料A中的金屬元素被原料B中的金屬元素置換后的新組成形式的幻數團簇納米晶產物。該方法操作簡單，可在室溫下得到尺寸分布窄的幻數團簇納米晶產物，且其轉化產率和穩定性都遠優于傳統的直接合成方式。

技術領域

本發明涉及用于制備幻數團簇納米晶的方法，具體講是以離子交換的間接方式制備幻數團簇納米晶的方法。

背景技術

常規半導體納米晶(又稱量子點)是一種由有限的原子數目組成的零維納米材料。其具有優良的理化性質，如尺寸效應、量子限域效應等，在光電催化、顯示器和太陽能電池等領域表現出了良好的應用前景，因而受到廣泛關注。近年來研究者們在常規量子點合成的過程中發現了具有單一尺寸的半導體幻數團簇納米晶。該幻數團簇納米晶具有特定的原子數和穩定的內部結構，直徑約為1-2nm，尺寸均一。它們只在特定的波長呈現出尖銳的吸收峰，而且隨著反應的進行其吸收峰會在特定的波長逐漸的增強或減弱。

量子點通常通過一鍋法和熱注入法等方法來合成，所得到的量子點中陽離子在適當條件下可以被其他的陽離子取代從而得到新的量子點。因此陽離子交換技術也常常被用來制備一些傳統方法無法合成的量子點類材料。2004年Alivisatos通過陽離子交換技術將CdSe量子點中的Cd與Ag進行陽離子交換，得到了AgSe量子點。此后陸續又有利用陽離子交換技術制備了一系列具有特殊結構和性能的量子點材料的報道。目前報道的這些陽離子交換技術，都是在大尺寸的常規量子點基礎上進行的，并且還多是在較高的溫度下、且需要外加另一種納米晶的核進行誘導，所得到的也同樣是大尺寸的常規量子點產物，尚無法得到幻數團簇納米晶產物。

此外，目前在常規半導體納米晶的產品過程中，常會混有在生成過程中產生的不同中間體，并會混入半導體納米晶產品中。這些中間體類物質的存在會消耗大量原料，從而導致所需要的半導體納米晶產品的產率和純度較低。如何使在納米晶產品生的大量的中間體得到充分利用，使其轉化為所需要的材料或者找到其新的用途，也是具有很大現實意義而尚待解決的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種以離子交換的間接方式制備幻數團簇納米晶的方法，能簡便易行地制備得到所需的幻數團簇納米晶產物，并可以使在納米晶產品過程中生成的大量中間體得到充分利用，轉化為所需要的產物。

本發明的以離子交換的間接方式制備幻數團簇納米晶的方法，是以按常規方式形成的常規納米晶(即量子點)成核前的誘導期中間體為原料，按下述方式進行：

(1)，以按常規方式由含有元素周期表中第ⅡB族、ⅢA或ⅣA族金屬元素的無機或有機化合物，與含有ⅥA族或ⅤA族的非金屬元素為原料形成的常規納米晶(又稱量子點)成核前的誘導期中間體作為原料A。其中，所述的金屬元素成分通常可優選鋅(Zn)。這里所述的常規納米晶成核前的誘導期中間體，是在目前已有報道和/或使用的制備常規量子點的過程中所形成的一種中間體。所述的目前制備常規量子點的方法，可以參照包括但不限于如CN106365128A中國專利，“Probing intermediates of the induction period priorto nucleation and growth of semiconductor quantum dots”(Nat.Commun.,8:15467)等相關文獻的方式操作；

(2)，以元素周期表中第ⅡB族、ⅢA或ⅣA族中不同于所述原料A所含金屬元素成分的另一種金屬元素的化合物，與包括油酸(OA)、油胺(OLA)、苯乙酸(PA)或2-甲基十八酸的有機配體混合反應后的產物作為原料B，其中原料B中的金屬元素的金屬活潑性應高于原料A中所含的金屬元素成分。作為一種優選方式，原料B中的金屬元素成分一般可優選鎘(Cd)或鉛(Pb)；