一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點(diǎn)的方法。將鎘源在室溫下溶于油胺，加入油酸稀釋，制得鎘溶液，即為油相；鎘源為氯化鎘、硫酸鎘和硝酸鎘中的一種，油胺與油酸的體積比為1:4；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；升華硫粉或含硫化合物為硫源，含硫化合物為硫脲或硫化鈉，三辛基膦為包裹劑，硫源與包裹劑的摩爾比為2:1；將鎘溶液與硫溶液混合，在70度水浴條件下反應(yīng)30分鐘，在油相中有硫化鎘量子點(diǎn)生成。本發(fā)明方法原料來源廣，反應(yīng)溫度低，制得的硫化鎘量子點(diǎn)粒徑均勻，尺寸分布較窄，吸光峰位置在396~445納米之間可調(diào)，熒光較強(qiáng)。
【專利說明】一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點(diǎn)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)納米材料合成【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點(diǎn)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]硫化鎘是一種重要的I1- VI族直接帶隙半導(dǎo)體材料，體相帶隙2.42eV,在可見光范圍內(nèi)有良好的吸收能力。尺寸達(dá)到量子點(diǎn)級(jí)的硫化鎘因量子效應(yīng)能吸收一個(gè)光子產(chǎn)生多個(gè)電子(多激子效應(yīng))，且其光學(xué)性質(zhì)隨尺寸不同而產(chǎn)生變化，這些特點(diǎn)使得硫化鎘量子點(diǎn)在催化、非線性光學(xué)、磁性材料、光電子器件、太陽能轉(zhuǎn)換、生物和通訊等領(lǐng)域中具有更廣闊的應(yīng)用前景。因此合成粒徑可控，粒徑分布窄的硫化鎘量子點(diǎn)材料具有重要的實(shí)際意義。目前，制備粒徑可控的硫化鎘量子點(diǎn)主要是采用溶劑熱法。早期的溶劑熱法主要采用鎘的有機(jī)物化合物做為鎘源，不僅毒性大，且具有爆炸的危險(xiǎn)(參見文獻(xiàn):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(jìn)，可采用較穩(wěn)定的氧化鎘作為原料(參見文獻(xiàn):L.Qu, Z.A.Peng, X.Peng, NanoLetters, 2001, 1 (6):333-337)。但是從溶劑熱法的整個(gè)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(jìn)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。因此需找一種原料穩(wěn)定、易獲得且相對(duì)環(huán)境較為友好，制備過程簡單的合成方法是非常必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)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(diǎn)的方法。
[0004]本發(fā)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(yīng)，制備出硫化鎘量子點(diǎn)。
[0005]具體步驟為:
(I)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。
[0006](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。
[0007](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(yīng)30分鐘，在油相中有硫化鎘量子點(diǎn)生成，然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠。
[0008]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(diǎn)。
[0009]本發(fā)明方法原料來源廣，反應(yīng)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(diǎn)。在采用相同原料配比的基礎(chǔ)上，改變反應(yīng)溫度不會(huì)對(duì)產(chǎn)物粒徑產(chǎn)生明顯的影響。制得的硫化鎘量子點(diǎn)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(diào)，熒光較強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-4制得的硫化鎘量子點(diǎn)的透射電鏡圖，其中A為實(shí)施例1制得的硫化鎘量子點(diǎn)的透射電鏡圖，B為實(shí)施例2制得的硫化鎘量子點(diǎn)的透射電鏡圖，C為實(shí)施例3制得的硫化鎘量子點(diǎn)的透射電鏡圖，D為實(shí)施例4制得的硫化鎘量子點(diǎn)的透射電鏡圖。
[0011]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1-5制得的硫化鎘量子點(diǎn)的紫外-可見光譜圖，其中Cd:S=l:7線為實(shí)施例1制得的硫化鎘量子點(diǎn)的紫外-可見光譜圖，Cd:S=l:5線為實(shí)施例2制得的硫化鎘量子點(diǎn)的紫外-可見光譜圖，Cd:S=l:2線為實(shí)施例3制得的硫化鎘量子點(diǎn)的紫外-可見光譜圖，Cd:S=l:1線為實(shí)施例4制得的硫化鎘量子點(diǎn)的紫外-可見光譜圖，Cd:S=5:3線為實(shí)施例5制得的硫化鎘量子點(diǎn)的紫外-可見光譜圖。
[0012]圖3本發(fā)明實(shí)施例1-5制得的硫化鎘量子點(diǎn)的熒光光譜圖，其中Cd: S=1: 7線為實(shí)施例I制得的硫化鎘量子點(diǎn)的熒光光譜圖，Cd:S=1:5線為實(shí)施例2制得的硫化鎘量子點(diǎn)的熒光光譜圖，Cd:S=1:2線為實(shí)施例3制得的硫化鎘量子點(diǎn)的熒光光譜圖，Cd:S=1:1線為實(shí)施例4制得的硫化鎘量子點(diǎn)的熒光光譜圖，Cd: S=5:3線為實(shí)施例5制得的硫化鎘量子點(diǎn)的熒光光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
(I)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。
[0014] (2)將0.0056克(0.175毫摩爾)升華硫粉和0.0324克(0.0875毫摩爾)三辛基膦加入到5毫升二甲基亞砜中，在室溫條件下超聲使升華硫粉溶解制得硫溶液。
[0015](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度水浴下反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后在油相中有硫化鋪量子點(diǎn)生成。然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠。
[0016]將本實(shí)施例制得的硫化鎘量子點(diǎn)進(jìn)行表征，透射電鏡圖見圖1中的A，制得的硫化鎘量子點(diǎn)為類點(diǎn)狀，粒徑為5.5nm，其甲苯溶液的吸光峰位置在445 nm附近(見圖2中Cd: S=1: 7線)，熒光峰位置在470 nm附近(見圖3中Cd: S=1: 7線)。
[0017]實(shí)施例2:
(I)將0.025毫摩爾硫酸鎘溶于1.25毫升油胺中，再加入5毫升油酸稀釋，制得鎘溶液。
[0018](2)將0.004克(0.125毫摩爾)升華硫粉和0.0232克(0.0625毫摩爾)三辛基膦加入到5毫升二甲基亞砜中，在室溫條件下超聲使升華硫粉溶解制得硫溶液。
[0019](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度水浴下反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后在油相中有硫化鋪量子點(diǎn)生成。然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠。
[0020]將本實(shí)施例制得的硫化鎘量子點(diǎn)進(jìn)行表征，透射電鏡圖見圖1中的B，制得的硫化鎘量子點(diǎn)為類球形，粒徑為3.8 nm，其甲苯溶液的吸光峰位置在436 nm附近(見圖2中Cd: S=1: 5線)，熒光峰位置在464 nm附近(見圖3中Cd: S=1: 5線)。
[0021]實(shí)施例3:
(I)將0.025毫摩爾氯化鎘溶于1.25毫升油胺中，再加入5毫升油酸稀釋，制得鎘溶液。
[0022](2)將0.0016克(0.05毫摩爾)升華硫粉和0.0093克(0.025毫摩爾)三辛基膦加入到5毫升二甲基亞砜中，在室溫條件下超聲使升華硫粉溶解制得硫溶液。
[0023](3)將步驟⑴制得的鎘溶液與步驟(2)制得的硫溶液混合，在70度水浴下反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后在油相中有硫化鋪量子點(diǎn)生成。然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠。
[0024]將本實(shí)施例制得的硫化鎘量子點(diǎn)進(jìn)行表征，透射電鏡圖見圖1中的C，制得的硫化鎘量子點(diǎn)為類球形，粒徑為2.6 nm，其甲苯溶液的吸光峰位置在420 nm附近(見圖2中Cd: S=1: 2線)，熒光峰位置在460 nm附近(見圖3中Cd: S=1: 2線)。
[0025]實(shí)施例4:
(I)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。
[0026](2)將0.002克(0.025毫摩爾)硫脲和0.0046克(0.0125毫摩爾)三辛基膦溶于
5毫升二甲基亞砜中。
[0027](3)將步驟⑴制得的鎘溶液與步驟(2)制得的硫溶液混合，在70度水浴下反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后在油相中有硫化鋪量子點(diǎn)生成。然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠。
[0028]將本實(shí)施例制得的硫化鎘量子點(diǎn)進(jìn)行表征，透射電鏡圖見圖1中的D，制得的硫化鎘量子點(diǎn)為類球形，粒徑為2.1 nm，其甲苯溶液的吸光峰位置在405 nm附近(見圖2中Cd: S=1:1線)，熒光峰位置在440 nm附近(見圖3中Cd: S=1:1線)。
[0029]實(shí)施例5:
(I)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。
[0030](2)將0.001克(0.015毫摩爾)硫化鈉和0.0028克(0.0075毫摩爾)三辛基膦溶于5毫升二甲基亞砜中。
[0031](3)將步驟⑴制得的鎘溶液與步驟(2)制得的硫溶液混合，在70度水浴下反應(yīng)30分鐘反應(yīng)結(jié)束后在油相中有硫化鋪量子點(diǎn)生成。然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠。
[0032] 將本實(shí)施例制得的硫化鎘量子點(diǎn)進(jìn)行表征，透射電鏡圖中可看出本實(shí)施例制得的硫化鎘量子點(diǎn)為類球形，粒徑為1.8 nm，其甲苯溶液的吸光峰位置在390 nm附近(見圖2中Cd:S=5:3線)，熒光峰位置在430 nm附近(見圖3中Cd:S=5:3線)。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫兩相合成法制備硫化鎘量子點(diǎn)的方法，其特征在于具體步驟為: (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(yīng)30分鐘，在油相中有硫化鎘量子點(diǎn)生成，然后抽取反應(yīng)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(diǎn)溶膠； 所述鎘源和硫源的摩爾比1:7~5:3。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK104045105SQ201410195003
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月11日
【發(fā)明者】 利明, 邵飛燕, 楊建文 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)