專利名稱：以H₂Te為碲源的II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法，特別是一種以H2Te 氣體在水相中制備II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的方法。
背景技術(shù)：
隨著材料的制備技術(shù)的發(fā)展，人們可以將若干半導(dǎo)體材料制成納米晶粒，若當(dāng)其 尺度小于或者達到其激子波爾半徑時，就稱之為該半導(dǎo)體材料的量子點。由于量子點 具有量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)及表面效應(yīng)等，使原體材料的物化特性發(fā)生改變，如 光，磁，電，力學(xué)等方面，而應(yīng)用較廣泛的是其光學(xué)特性的神奇變化。Cd (Zn) S， Cd (Zn) Se， Cd (Zn) Te等II-VI族化合物半導(dǎo)體量子點，具有特殊的熒光發(fā)射特性， 不同于熒光發(fā)光有機染料，其熒光強度高，退色或漂白速度慢，熒光光譜峰窄，靈敏 度高。由于量子點能帶分裂成準(zhǔn)分子能級，隨著尺寸的減小，其光激發(fā)的發(fā)射峰位藍 移。故不同尺寸量子點其熒光光譜峰也不同，即意味著在同一激發(fā)波長下會有不同的 被激發(fā)的熒光光譜，其光譜波長可覆蓋一定波長范圍，使激發(fā)光譜線連續(xù)分布。不同半導(dǎo)體量子點，如CdS, CdSe， CdTe等II-VI族化合物，其光激發(fā)光譜在可 見光范圍內(nèi)，且波長可連續(xù)分布，其可以在同一激發(fā)光光源下，同時激發(fā)尺寸不同的 同種晶體的量子點，可得到不同的可見光的發(fā)射光譜，進行多元系列的熒光檢測。量 子點這些優(yōu)越的性能，可以代替有機染料，在生物染色、免疫測定、原位雜交和多色 成像等研究中發(fā)揮巨大作用。當(dāng)其通過一定的偶聯(lián)劑嫁接到生物大分子上時，可以成 為一類新穎的、優(yōu)于有機染料標(biāo)記物的生物體熒光標(biāo)記物。目前，制備量子點主要有兩種途徑， 一種是高溫有機相合成，另一種是低溫水相 合成。 一般來說，水相方法由于使用水做反應(yīng)介質(zhì)，因而生產(chǎn)成本較低，毒性較小， 表面電荷和表面性質(zhì)高度可調(diào)，且易引入不同的官能團，因此成為合成量子點的重要 方法。當(dāng)前，水相合成I1-VI族化合物中碲化物量子點的方法都是以合成NaHTe或亞 碲酸鹽為碲源直接與鎘源反應(yīng)，而這些碲源含有多種成分，對合成量子點的分散程度 以及熒光量子產(chǎn)率有一定的影響。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種在水相中以H2Te氣體為碲源制備II-VI族半導(dǎo)體CdTe 量子點的方法，以提高II-VI族化合物半導(dǎo)體量子點的熒光量子產(chǎn)率及分散均勻性。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種以H2Te為碲源的II _ VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法，其特征在于該方 法以H2Te氣體為碲源，具體步驟如下a. 將可溶性鎘鹽溶于水，加入穩(wěn)定劑，鎘鹽與穩(wěn)定劑的摩爾比為1: 1 4，調(diào)節(jié) pH值為8 11，稱之為溶液A;所述的穩(wěn)定劑為烷烴類巰基羧酸、烷烴類巰基 羧酸鹽或烷烴類巰基羧酸酯；可溶性鎘鹽溶液的濃度為0. 1 1M;b. 在惰性氣氛下，將碲粉和硼氫化鈉按1: 2 4的摩爾比溶于水中，反應(yīng)至溶 液顏色由無色變成紫紅色，并有白色的硼酸鈉沉淀出現(xiàn)，即制成碲氫化鈉溶液，稱之為溶液B;c. 將溶液B降溫至0 °C，逐滴將濃度為0. 05 0. 5 M硫酸溶液加入溶液B中， 硫酸與碲氫化鈉立即發(fā)生劇烈的反應(yīng)，將產(chǎn)生的碲化氫氣體通入溶液A中， 反應(yīng)0.5 3小時，至溶液A由無色轉(zhuǎn)變成棕黃色，此溶液即為前軀體溶液；b.將前軀體溶液加熱回流0.5 20小時，得到II - W族半導(dǎo)體CdTe量子點。 上述的可溶性鎘鹽有CdCl2、 Cd (NO) 3、 CdS04或Cd(Ac)2。 上述的垸烴類巰基羧酸有巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基異丁酸。 上述的CdTe量子點粒徑為2. 0 6. 5 nm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法通過以H2Te氣體為碲源，減少了前驅(qū)體溶液的雜 質(zhì)成分，制備的CdTe量子點粒徑根據(jù)反應(yīng)回流時間的不同，分布從2. 0 6. 5 nm， 分散均勻，其熒光量子產(chǎn)率較高。使得低成本，毒性小的CdTe量子點可以直接用于 生物熒光標(biāo)識等實驗。
具體實施方式
實施例1 :1. 將1. 25 mmol CdCl2 2. 5 H20溶于100 ml水中，加入3誦ol巰基乙酸，在 攪拌下用l M NaOH調(diào)pH值至約9，將溶液轉(zhuǎn)移至適當(dāng)?shù)娜i瓶中。2. 將0. 25 mmol碲粉和0. 75 mmol硼氫化鈉加入用氮氣除氧氣一段時間的容器 中，并加入0.2ml水，室溫反應(yīng)30min (時間隨室溫而變)，溶液有無色變 成紫紅色，并有白色的硼酸鈉沉淀出現(xiàn)，即制成碲氫化鈉溶液，在反應(yīng)過程 中始終有氮氣保護，等反應(yīng)完全后將容器放入冰浴中。3. 將盛有碲氫化鈉溶液的容器放置于冰浴中，待溫度降至0 'C時，逐滴將一定 量的0.5 M硫酸溶液加入碲氫化鈉溶液中，硫酸與碲氫化鈉立即發(fā)生劇烈的反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體為碲化氫。4. 將(3)中制取的氣體在氮氣的保護下，伴隨氮氣直接通入盛有氯化鎘和巰基 乙酸混合溶液的容器中，溶液立即有原來的無色轉(zhuǎn)變成棕黃色。此溶液即為 前軀體溶液，前軀體溶液沒有熒光。5. 將前驅(qū)體溶液迅速加熱回流3小時，制得的CdTe量子點的粒徑為3. 0 nm。 實施例二1. 將2. 35畫l CdCl2 2. 5 H20溶于125 ml水中，加入5. 7 mmol巰基乙酸， 在攪拌下用1 M NaOH調(diào)pH值至約9，將溶液轉(zhuǎn)移至適當(dāng)?shù)娜i瓶中。2. 將1. 38 mmol碲粉和5. 52 mmol硼氫化鈉加入用氮氣除氧氣一段時間的容器 中，并加入2ml水，室溫反應(yīng)90min (時間隨室溫而變)，溶液有無色變成 紫紅色，并有白色的硼酸鈉沉淀出現(xiàn)，即制成碲氫化鈉溶液，在反應(yīng)過程中 始終有氮氣保護，等反應(yīng)完全后將容器放入冰浴中。3. 將盛有碲氫化鈉溶液的容器放置于冰浴中，待溫度降至O 'C時，逐滴將一定 量的0. 05 M硫酸溶液加入碲氫化鈉溶液中，硫酸與碲氫化鈉立即發(fā)生劇烈的 反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體為碲化氫。4. 將(3)中制取的氣體在氮氣的保護下，伴隨氮氣直接通入盛有氯化鎘和巰基 乙酸混合溶液的容器中，溶液立即有原來的無色轉(zhuǎn)變成棕黃色。此溶液即為 前軀體溶液，前軀體溶液沒有熒光。5. 將前驅(qū)體溶液迅速加熱回流3. 5小時，制得的CdTe量子點的粒徑為3. 5 ran。 實施例三1. 將1. 25 mraol CdCl2 2. 5H20溶于100 ml水中，加入3 mmol巰基丙酸，在攪 拌下用1 M NaOH調(diào)pH值至約9，將溶液轉(zhuǎn)移至適當(dāng)?shù)娜i瓶中。2. 將0. 25 mmol碲粉和0. 75 mmol硼氫化鈉加入用氮氣除氧氣一段時間的容器 中，并加入lml水，室溫反應(yīng)30min (時間隨室溫而變)，溶液有無色變成 紫紅色，并有白色的硼酸鈉沉淀出現(xiàn)，即制成碲氫化鈉溶液，在反應(yīng)過程中 始終有氮氣保護，等反應(yīng)完全后將容器放入冰浴中。3. 將盛有碲氫化鈉溶液的容器放置于冰浴中，待溫度降至0 'C時，逐滴將一定 量的0.1 M硫酸溶液加入碲氫化鈉溶液中，硫酸與碲氫化鈉立即發(fā)生劇烈的 反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體為碲化氫。4. 將(3)中制取的氣體在氮氣的保護下，伴隨氮氣直接通入盛有氯化鎘和巰基乙酸混合溶液的容器中，溶液立即有原來的無色轉(zhuǎn)變成棕黃色。此溶液即為 前軀體溶液，前軀體溶液沒有熒光。 5.將前驅(qū)體溶液迅速加熱回流4小時，制得的CdTe量子點的粒徑為3.7 nm。
權(quán)利要求
1.一種以H2Te為碲源的II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法，其特征在于該方法以H2Te氣體為碲源，具體步驟如下a.將可溶性鎘鹽溶于水，加入穩(wěn)定劑，鎘鹽與穩(wěn)定劑的摩爾比為1∶1～4，調(diào)節(jié)pH值為8～11，稱之為溶液A；所述的穩(wěn)定劑為烷烴類巰基羧酸、烷烴類巰基羧酸鹽或烷烴類巰基羧酸酯；可溶性鎘鹽溶液的濃度為0.1～1M；b.在惰性氣氛下，將碲粉和硼氫化鈉按1∶2～4的摩爾比溶于水中，反應(yīng)至溶液顏色由無色變成紫紅色，并有白色的硼酸鈉沉淀出現(xiàn)，即制成碲氫化鈉溶液，稱之為溶液B；c.將溶液B降溫至0℃，逐滴將濃度為0.05～0.5M硫酸溶液加入溶液B中，硫酸與碲氫化鈉立即發(fā)生劇烈的反應(yīng)，將產(chǎn)生的碲化氫氣體通入溶液A中，反應(yīng)0.5～3小時，至溶液A由無色轉(zhuǎn)變成棕黃色，此溶液即為前軀體溶液；b.將前軀體溶液加熱回流0.5～20小時，得到II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以H2Te為碲源的II - VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法， 其特征在于所述的可溶性鎘鹽有CdCl2、 Cd (NO) 3、 CdS(X或Cd(Ac)2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以H2Te為碲源的II - VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法， 其特征在于所述的垸烴類巰基羧酸有巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基異 丁酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以H/Te為碲源的I1 -VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法， 其特征在于所制備的CdTe量子點粒徑為2. 0 6. 5 nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以H₂Te氣體為碲源的II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點的制備方法。該方法具體包括前軀體溶液的制備、量子點的制備等步驟。本發(fā)明以H₂Te氣體為碲源，通過通入H₂Te氣體，減少了前驅(qū)體溶液的雜質(zhì)成分，所制備的II-VI族半導(dǎo)體CdTe量子點，粒子分布從2.0～6.5nm，分散均勻，熒光產(chǎn)率高。同時，操作簡單，成本低，毒性小，可以直接用于生物熒光標(biāo)識、臨床診斷等。
文檔編號H01S5/00GK101246941SQ20081003412
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者丁益民, 俞本偉, 宋振偉, 尤陳霞, 張建成, 悅 沈, 陳麗霞, 浩 顏 申請人:上海大學(xué)